KR20240036501A - 반도체 고장 해석 장치 및 반도체 고장 해석 방법 - Google Patents

Abstract

반도체 고장 해석 장치(1)는 반도체 디바이스(D)의 제1 주면(D1)에 설정된 제1 경로(R1)를 따라서 제1 조사광(L1)을 조사하는 제1 해석부(10)와, 제1 주면(D1)의 뒤편인 제2 주면(D2)에 설정된 제2 경로(R2)를 따라서 제2 조사광(L2)을 조사하는 제2 해석부(20)와, 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)이 조사되고 있는 반도체 디바이스(D)가 출력하는 전기 신호를 받는 전기 신호 취득부(61)와, 제2 해석부(20)를 제어하는 계산기(40)를 구비한다. 제1 조사광(L1)에 의해서 제1 주면(D1)에 형성되는 제1 조사 영역(A1)의 크기는, 제2 조사광(L2)에 의해서 제2 주면(D2)에 형성되는 제2 조사 영역(A2)의 크기와 상이하다. 계산기(40)는 제2 조사 영역(A2)의 전체가, 제1 조사 영역(A1)에 중복된 상태를 유지하면서, 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)을 조사시킨다.

Description

반도체 고장 해석 장치 및 반도체 고장 해석 방법

본 발명은 반도체 고장 해석 장치 및 반도체 고장 해석 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 미세화가 진행되고 있다. 반도체 디바이스의 미세화에는, 반도체 디바이스를 제조하기 위한 노광 기술의 향상 및 패터닝 기술의 향상이 요망된다. 이러한 노광 기술 및 패터닝 기술을 이용하여 제조된 반도체 디바이스가 정상적으로 동작하는지 아닌지를 분명히 하는 기술도 중요하다. 반도체 디바이스가 정상적으로 동작하지 않는 경우에는, 결함을 발생시키고 있는 원인을 분명히 하는 기술도 중요하다.

특허 문헌 1은 반도체 집적 회로의 내부에 형성된 배선을 검사하는 장치를 개시한다. 특허 문헌 1의 검사 장치는, 전류의 공급을 받고 있는 반도체 집적 회로 칩의 표면에, 레이저 빔을 조사한다. 레이저 빔의 조사에 기인하여, 반도체의 내부에 전자-정공쌍이 발생하므로, 반도체 집적 회로의 배선에는 전류가 흐른다. 특허 문헌 1의 장치는, 이 전류를 이용하여 배선의 검사를 행한다.

특허 문헌 2는 이른바 레이저 프로빙 기술을 이용하여 집적 회로 마이크로칩을 테스트하는 기술을 개시한다. 테스트 전기 신호에 의해서 구동된 테스트 디바이스에 레이저 빔을 조사한다. 레이저 빔은 테스트 디바이스에 의해서 반사된다. 반사광은 테스트 전기 신호에 대한 테스트 디바이스의 응답 상태를 나타내는 신호 성분을 포함한다. 특허 문헌 2의 기술에서는, 반사 빔에 대응하는 파형을 전기 신호로 변환한다. 그리고, 전기 신호를 분석한다.

특허 문헌 1: 일본 특개 평7－167924호 공보 특허 문헌 2: 일본 특개 2007－64975 공보

반도체 고장 해석 장치의 기술 분야에서는, 반도체 디바이스의 고장 지점을 양호하게 검출하는 기술이 요망되고 있다. 본 발명은 반도체 디바이스의 고장 지점을 양호하게 검출하는 반도체 고장 해석 장치 및 반도체 고장 해석 방법을 제공한다.

본 발명의 일 양태인 반도체 고장 해석 장치는, 반도체 디바이스의 제1 주면에 설정된 제1 경로를 따라서 제1 조사광을 조사하는 제1 해석부와, 제1 주면의 뒤편인 제2 주면에 설정된 제2 경로를 따라서 제2 조사광을 조사하는 제2 해석부와, 제1 조사광 및 제2 조사광이 조사되고 있는 반도체 디바이스가 출력하는 전기 신호를 받는 전기 신호 취득부와, 제1 해석부 및 제2 해석부 중 적어도 일방을 제어하는 제어부를 구비한다. 제1 조사광에 의해서 제1 주면에 형성되는 제1 조사 영역의 크기는, 제2 조사광에 의해서 제2 주면에 형성되는 제2 조사 영역의 크기와 상이하다. 제어부는 제1 조사 영역 및 제2 조사 영역 중 일방의 전체가, 제1 조사 영역 및 제2 조사 영역 중 타방에 증복된 상태를 유지하면서, 제1 조사광 및 제2 조사광을 조사시키는 제어 신호를 출력한다.

본 발명의 다른 형태인 반도체 디바이스를 해석하는 반도체 고장 해석 방법은, 반도체 디바이스의 제1 주면에 설정된 제1 경로를 따라서 조사되는 제1 조사광을 위한 제1 조사 조건과, 제1 주면의 뒤편인 제2 주면에 설정된 제2 경로를 따라서 조사되는 제2 조사광을 위한 제2 조사 조건을 준비하는 설정 공정과, 설정 공정에서 설정한 제1 조사 조건 및 제2 조사 조건에 따라서, 반도체 디바이스에 대해서 제1 조사광 및 제2 조사광을 조사하면서, 반도체 디바이스가 출력하는 전기 신호를 취득하는 해석 공정을 가진다. 설정 공정에서는, 제1 조사광에 의해서 제1 주면에 형성되는 제1 조사 영역의 크기가, 제2 조사광에 의해서 제2 주면에 형성되는 제2 조사 영역의 크기와 상이하도록, 제1 조사 조건 및 제2 조사 조건을 설정한다. 해석 공정에서는, 제1 조사 영역 및 제2 조사 영역 중 일방의 전체가, 제1 조사 영역 및 제2 조사 영역 중 타방에 증복된 상태를 유지하면서, 제1 조사광 및 제2 조사광을 조사한다.

반도체 고장 해석 장치 및 반도체 고장 해석 방법은, 반도체 디바이스가 구비하는 제1 주면 및 제2 주면 각각에, 제1 조사광 및 제2 조사광을 조사한다. 제1 조사 영역의 크기는, 제2 조사 영역의 크기와 상이하다. 그 결과, 제1 조사 영역과 제2 조사 영역 중, 작은 쪽의 조사 영역의 전체를, 큰 쪽의 조사 영역에 중복시키는 것이 가능해진다. 즉, 제1 조사 영역의 크기와 제2 조사 영역의 크기를 서로 다르게 하면서, 반도체 디바이스의 검사면을 주사하는 것이 가능하다. 따라서, 반도체 디바이스에 대해서, 제1 주면과 제2 주면의 양측으로부터 확실히 광 자극을 줄 수 있다. 그 결과, 광 자극의 영향을 받은 전기 신호가 반도체 디바이스로부터 출력된다. 따라서, 고장 지점을 확실히 가시화할 수 있다. 즉, 반도체 고장 해석 장치 및 반도체 고장 해석 방법은, 반도체 디바이스의 고장 지점을 양호하게 검출할 수 있다.

상기의 반도체 고장 해석 장치에 있어서, 제2 조사 영역의 크기는, 제1 조사 영역의 크기보다 작아도 된다. 제어부는 제어 신호를 제2 해석부에 대해서 출력해도 된다. 이 구성에 의하면, 제2 조사 영역의 전체를 제1 조사 영역에 대해서 확실히 중복시킬 수 있다.

상기의 반도체 고장 해석 장치의 제1 해석부는, 제1 경로를 따라서 제1 조사 영역이 이동하도록, 제1 조사광을 반사하는 제1 광 주사부를 가져도 된다. 제2 해석부는, 제2 경로를 따라서 제2 조사 영역이 이동하도록, 제2 조사광을 반사하는 제2 광 주사부를 가져도 된다. 제어부는 제1 조사 영역의 크기와 제2 조사 영역의 크기에 기초하는 비율을 이용하여, 제1 광 주사부 및 제2 광 주사부를 제어해도 된다. 이들 구성에 의해서도, 제2 조사 영역의 전체를 제1 조사 영역에 대해서 확실히 중복시킬 수 있다.

상기의 반도체 고장 해석 장치의 제1 해석부는, 제1 조사광을 발생시키는 제1 광원과, 제1 조사광을 제1 광원으로부터 제1 주면으로 안내하는 제1 광학 부재를 가져도 된다. 제2 해석부는 제2 조사광을 발생시키는 제2 광원과, 제2 조사광을 제2 광원으로부터 제2 주면으로 안내하는 제2 광학 부재를 가져도 된다. 제1 조사 영역의 크기와 제2 조사 영역의 크기의 상위(相違)는, 제1 광학 부재의 광학 특성과 제2 광학 부재의 광학 특성의 상위에 의해서 발생해도 된다. 이러한 구성에 의하면, 광학 부재의 선택에 의해서, 제1 조사 영역의 크기와 제2 조사 영역의 크기의 상위를 발생시킬 수 있다.

상기의 반도체 고장 해석 장치의 제1 해석부는, 제1 조사 영역의 크기가 소정의 크기가 되도록 제1 조사광을 제1 주면에 집광하는 제1 렌즈를 가져도 된다. 제2 해석부는, 제2 조사 영역의 크기가, 제1 조사 영역의 크기와는 상이한 크기가 되도록 제2 조사광을 제2 주면에 집광하는 제2 렌즈를 가져도 된다. 제1 렌즈의 배율은, 제2 렌즈의 배율과는 상이해도 된다. 이들 구성에 의하면, 대물 렌즈의 배율의 선택에 의해서, 제1 조사 영역의 크기와 제2 조사 영역의 크기의 상위를 발생시킬 수 있다.

상기의 반도체 고장 해석 장치의 제1 해석부는, 제1 조사광을 발생시키는 제1 광원과, 제1 조사광을 제1 광원으로부터 제1 주면으로 안내하는 제1 광학 부재를 가져도 된다. 제2 해석부는 제2 조사광을 발생시키는 제2 광원과, 제2 조사광을 제2 광원으로부터 제2 주면으로 안내하는 제2 광학 부재를 가져도 된다. 제1 조사 영역의 크기와 제2 조사 영역의 크기의 상위는, 제1 광학 부재의 배치와 제2 광학 부재의 배치의 상위에 의해서 발생해도 된다. 이들 구성에 의하면, 광학 부재의 배치에 의해서, 제1 조사 영역의 크기와 제2 조사 영역의 크기의 상위를 발생시킬 수 있다.

상기의 반도체 고장 해석 장치의 제1 해석부는, 제1 경로를 따라서 제1 조사 영역이 이동하도록, 제1 조사광을 반사하는 제1 광 주사부를 가져도 된다. 제2 해석부는, 제2 경로를 따라서 제2 조사 영역이 이동하도록, 제2 조사광을 반사하는 제2 광 주사부를 가져도 된다. 제1 조사 영역의 크기와 제2 조사 영역의 크기의 상위는, 제1 경로와 제2 경로의 상위에 의해서 발생해도 된다. 이들 구성에 의하면, 제1 경로와 제2 경로의 상위에 의해서, 제1 조사 영역의 크기와 제2 조사 영역의 크기의 상위를 발생시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 형태인 반도체 고장 해석 장치는, 반도체 디바이스의 제1 주면에 설정된 제1 경로를 따라서 제1 조사광을 조사하는 제1 해석부와, 제1 주면의 뒤편인 제2 주면에 설정된 제2 경로를 따라서 제2 조사광을 조사하는 제2 해석부와, 제1 조사광에 따라 발생하는 반도체 디바이스로부터의 제1 응답광을 받는 제1 광 검출부와, 제2 조사광에 따라 발생하는 반도체 디바이스로부터의 제2 응답광을 받는 제2 광 검출부와, 제1 해석부 및 제2 해석부 중 적어도 일방을 제어하는 제어부를 구비한다. 제1 조사광에 의해서 제1 주면에 형성되는 제1 조사 영역의 크기는, 제2 조사광에 의해서 제2 주면에 형성되는 제2 조사 영역의 크기와 상이하다. 제어부는 제1 조사 영역 및 제2 조사 영역 중 일방의 전체가, 제1 조사 영역 및 제2 조사 영역 중 타방에 증복된 상태를 유지하면서, 제1 조사광 및 제2 조사광을 조사시키는 제어 신호를 출력한다.

본 발명의 또 다른 형태인 반도체 디바이스를 해석하는 반도체 고장 해석 방법은, 반도체 디바이스의 제1 주면에 설정된 제1 경로를 따라서 조사되는 제1 조사광을 위한 제1 조사 조건과, 제1 주면의 뒤편인 제2 주면에 설정된 제2 경로를 따라서 조사되는 제2 조사광을 위한 제2 조사 조건을 준비하는 설정 공정과, 설정 공정에서 설정한 제1 조사 조건에 따라서 반도체 디바이스에 대해서 제1 조사광을 조사하면서 반도체 디바이스로부터의 제1 응답광을 취득함과 아울러, 설정 공정에서 설정한 제2 조사 조건에 따라서 반도체 디바이스에 대해서 제2 조사광을 조사하면서 반도체 디바이스로부터의 제2 응답광을 취득하는 해석 공정을 가진다. 설정 공정에서는, 제1 조사광에 의해서 제1 주면에 형성되는 제1 조사 영역의 크기가, 제2 조사광에 의해서 제2 주면에 형성되는 제2 조사 영역의 크기와 상이하도록, 제1 조사 조건 및 제2 조사 조건을 설정한다. 해석 공정에서는, 제1 조사 영역 및 제2 조사 영역 중 일방의 전체가, 제1 조사 영역 및 제2 조사 영역 중 타방에 증복된 상태를 유지하면서, 제1 조사광 및 제2 조사광을 조사한다.

반도체 고장 해석 장치 및 반도체 고장 해석 방법은, 반도체 디바이스가 구비하는 제1 주면 및 제2 주면 각각에, 제1 조사광 제2 조사광을 조사한다. 제1 조사 영역의 크기는, 제2 조사 영역의 크기와 상이하므로, 제1 조사 영역과 제2 조사 영역 중, 작은 쪽의 조사 영역의 전체를, 큰 쪽의 조사 영역에 중복시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 반도체 디바이스에 대해서, 제1 주면과 제2 주면의 양측으로부터 확실히 광 자극을 줄 수 있다. 따라서, 광 자극의 영향을 받은 제1 응답광과 제2 응답광을 얻는 것이 가능하므로, 고장 지점을 확실히 가시화할 수 있다. 즉, 반도체 고장 해석 장치 및 반도체 고장 해석 방법은, 반도체 디바이스의 고장 지점을 양호하게 검출할 수 있다.

본 발명에 의하면, 반도체 디바이스의 고장 지점을 양호하게 검출하는 반도체 고장 해석 장치 및 반도체 고장 해석 방법이 제공된다.

도 1은 제1 실시 형태의 반도체 고장 해석 장치의 구성도이다.
도 2의 (a), 도 2의 (b) 및 도 2의 (c)는, 제1 조사 영역과 제2 조사 영역의 중복을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 제1 조사 영역의 크기와 제2 조사 영역의 크기를 서로 다르게 하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 반도체 디바이스로의 레이저 마킹 이미지를 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 (a)는 레이저 마킹된 반도체 디바이스의 제1 주면을 나타내는 도면이다. 도 4의 (b)는 레이저 마킹된 반도체 디바이스의 제2 주면을 나타내는 도면이다. 도 4의 (c)는 도 4의 (b)의 II(c)－II(c)를 따른 단면도이다.
도 5는 도 1의 해석 장치에 있어서의 마킹 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 타겟을 평면에서 보아 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1의 해석 장치를 이용한 반도체 고장 해석 방법의 주요한 공정을 나타내는 플로우도이다.
도 8은 제2 실시 형태의 반도체 고장 해석 장치의 구성도이다.
도 9는 도 2의 해석 장치를 이용한 반도체 고장 해석 방법의 주요한 공정을 나타내는 플로우도이다.
도 10은 변형예 1의 고장 해석 장치가 구비하는 제1 광학계 및 제2 광학계의 구성도이다.
도 11은 변형예 2의 고장 해석 장치가 구비하는 제1 광학계 및 제2 광학계의 구성도이다.
도 12는 변형예 3의 고장 해석 장치가 구비하는 제1 광학계 및 제2 광학계의 구성도이다.
도 13은 변형예 4의 고장 해석 장치가 구비하는 제1 광학계 및 제2 광학계의 구성도이다.
도 14는 변형예 5의 고장 해석 장치가 구비하는 제1 광학계 및 제2 광학계의 구성도이다.
도 15는 변형예 6의 고장 해석 장치가 구비하는 제1 광학계 및 제2 광학계의 구성도이다.
도 16은 변형예 7의 고장 해석 장치가 구비하는 제1 광학계 및 제2 광학계의 구성도이다.
도 17의 (a) 및 도 17의 (b)는, 변형예 8의 고장 해석 장치에 있어서의 제1 경로와 제2 경로를 설명하는 도면이다.

도 1에 나타내는 것처럼, 제1 실시 형태의 반도체 고장 해석 장치는 피검사 디바이스(DUT:Device Under Test)인 반도체 디바이스(D)를 해석한다. 반도체 고장 해석 장치는, 예를 들면, 도립(倒立)형 이미션 현미경이어도 된다. 이하의 설명에 있어서, 제1 실시 형태의 반도체 고장 해석 장치는, 간단하게 「해석 장치(1)」라고 칭한다. 반도체 디바이스(D)의 해석이란, 예를 들면, 반도체 디바이스(D)가 포함하는 고장 지점의 위치의 특정을 들 수 있다. 반도체 디바이스(D)의 해석은, 고장 지점의 위치의 특정으로 한정되지 않는다. 반도체 디바이스(D)의 해석은, 반도체 디바이스(D)에 관한 그 외의 해석 및 검사 등을 포함한다. 이하, 본 실시 형태의 해석 장치(1)는 반도체 디바이스(D)가 포함하는 고장 지점의 위치를 특정하는 것으로서 설명한다.

해석 장치(1)는 고장 지점의 위치를 특정하는 기능에 더하여, 고장 지점의 주위에 고장 지점을 나타내는 표시(마크)를 붙이는 기능을 부가적으로 가져도 된다. 이 표시는 붙이는 동작을 「마킹」이라고 칭한다. 마크는, 고장 해석 후에 행해지는 공정에 있어서, 해석 장치(1)가 특정한 고장 지점을 용이하게 파악하기 위한 것이다.

반도체 디바이스(D)는 트랜지스터 등의 PN 접합을 가진 집적 회로(IC : Integrated Circuit), 대규모 집적 회로(LSI : Large Scale Integration)인 로직 디바이스, 메모리 디바이스 및 아날로그 디바이스이다. 반도체 디바이스(D)는 상기의 디바이스를 조합한 믹스드 시그널 디바이스여도 된다. 반도체 디바이스(D)는 대전류용 MOS 트랜지스터, 고압용 MOS 트랜지스터, 바이폴러 트랜지스터 및 IGBT 등의 전력용 반도체 디바이스(파워 디바이스) 등이어도 된다. 반도체 디바이스(D)는 기판 및 금속층을 포함하는 적층 구조를 가진다. 반도체 디바이스(D)의 기판으로서는, 예를 들면 실리콘 기판이 이용된다.

해석 장치(1)는 고장 지점을 특정하기 위해서, 전기 신호 화상을 얻는다. 해석 장치(1)가 취득하는 전기 신호 화상에는, 몇 가지 종류가 있다. 해석 장치(1)가 취득하는 전기 신호 화상에는, 예를 들면, 광기전류 화상인 OBIC(Optical Beam Induced Current) 화상, 전기량 변화 화상인 OBIRCH(Optical Beam Induced Resistance Change) 화상, 정오(正誤) 정보 화상인 SDL(Soft Defect Localization) 화상, 및 LADA(Laser Assisted Device Alteration) 화상 등을 예시할 수 있다.

OBIC 화상은 광의 조사에 의해서 발생한 광기전류에 기초한다. OBIC 화상은 광기전류의 전류값 또는 전류 변화값을 전기 신호 특성값으로서 화상화한 것이다.

반도체 디바이스(D)에 레이저와 같은 광이 조사되면, 광이 조사된 위치에 열이 발생한다. 열의 발생에 따른 온도의 변화에 의해서, 반도체 디바이스(D)를 구성하는 배선 및 컨택트, 트랜지스터의 채널, 고장 지점 등에서는 저항값의 변화가 발생한다. OBIRCH 화상은, 열에 기인하여 발생하는 저항값의 변화에 기초한다. 보다 상세하게는, 열에 기인하여 발생하는 저항값의 변화는, 온도, 온도 변화량, 원래의 저항값 등에 의존한다. 열에 기인하여 발생하는 저항값의 변화는, 전압값 또는 전류값의 변화로서 얻을 수 있다. 따라서, OBIRCH 화상은 전압값의 변화 또는 전류값의 변화를 나타내는 전기 신호 특성값을 화상화한 것이다. 예를 들면, 일정한 전압을 받고 있는 반도체 디바이스(D)에 광이 조사되었을 경우에는, 광의 조사에 기인하는 저항값의 변화는, 전류값의 변화로서 얻을 수 있다. 고장 지점이 큰 저항값을 가지고 있는 경우에는, 고장 지점으로부터 현저한 전기 신호 특성값을 얻을 수 있다.

SDL 화상은 오작동 상태에 관한 정보(예를 들면 PASS/FAIL 신호)에 기초한다. 테스트 패턴 등의 자극 신호가 인가된 반도체 디바이스(D)에 광을 조사한다. 이 광은 전하와 같은 캐리어를 여기하지 않는다. 반도체 디바이스(D)에 광이 조사되면, 광이 조사된 위치에 열이 발생한다. 자극 신호의 인가와 광의 조사에 기인하는 발열에 의해서, 발생시킨 오작동 상태를 검출할 수 있다. 그 결과, 조사 위치의 정보와 오작동의 정보에 기초하여 SDL 화상을 얻을 수 있다. 오작동의 정보는 휘도값로서 취득할 수 있다. SDL 화상은 휘도값에 기초하는 화상이다.

LADA 화상도, 오작동 상태에 관한 정보(예를 들면 PASS/FAIL 신호)에 기초한다. LADA 화상을 얻는 경우의 광은, 전하와 같은 캐리어를 여기한다. 캐리어를 여기하는 광을 조사하는 점에 있어서, LADA 화상을 얻는 동작은, SDL 화상을 얻는 동작과 상이하다. 자극 신호의 인가와 광의 조사 위치의 정보에 의해서, 오작동의 정보를 휘도값으로서 취득하는 점과, 휘도값 및 광의 조사 위치에 기초하여 화상 데이터를 생성하는 점은, SDL 화상과 마찬가지이다.

해석 장치(1)는 제1 해석부(10)와, 제2 해석부(20)와, 디바이스 배치부(30)와, 계산기(40)와, 전기 신호 취득부(61)를 포함한다. 제1 해석부(10)는 반도체 디바이스(D)의 하측에 배치되어 있다. 제1 해석부(10)가 조사하는 제1 조사광(L1)은, 반도체 디바이스(D)의 제1 주면(D1)에 조사된다. 제2 해석부(20)는 반도체 디바이스(D)의 상측에 배치되어 있다. 제2 해석부(20)가 조사하는 제2 조사광(L2)은 반도체 디바이스(D)의 제2 주면(D2)에 조사된다. 해석 장치(1)는 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)을 조사했을 때 반도체 디바이스(D)로부터 출력되는 전기 신호를 이용하여, 반도체 디바이스(D)의 고장 지점을 특정한다.

제1 해석부(10)는 고장 지점을 특정하기 위한 구성 요소를 가진다. 구체적으로는, 제1 해석부(10)는 제1 조사광 광원(11)(제1 광원)과, 제1 광학계(12)와, 제1 XYZ 스테이지(13)와, 제1 카메라(14)(제1 광 검출부)를 가진다.

제1 조사광 광원(11)은 반도체 디바이스(D)에 조사하는 제1 조사광(L1)을 발생시킨다. 제1 조사광 광원(11)의 상세는, 해석의 수법에 따라 정해진다. 예를 들면, 반도체 디바이스(D)에 레이저와 같은 코히런트한 광을 조사하는 해석에서는, 제1 조사광 광원(11)으로서, 고체 레이저원 또는 반도체 레이저원 등을 채용할 수 있다. OBIRCH 화상 또는 SDL 화상을 취득하는 해석에서는, 제1 조사광 광원(11)은, 반도체 디바이스(D)가 전하(캐리어)를 발생시키지 않는 파장대의 레이저를 출력한다. 예를 들면, 실리콘에 의해 구성되는 반도체 디바이스(D)의 해석에서는, 제1 조사광 광원(11)은 1200nm보다 큰 파장대의 레이저를 출력한다. 제1 조사광 광원(11)은, 1300nm 정도의 파장대의 레이저를 출력한다. OBIC 화상 또는 LADA 화상을 취득하는 해석에서는, 제1 조사광 광원(11)은, 반도체 디바이스(D)가 전하(캐리어)를 발생시키는 파장대의 광을 출력한다. OBIC 화상 또는 LADA 화상을 취득하는 해석에서는, 제1 조사광 광원(11)은 1200nm 이하의 파장대의 광을 출력한다. 예를 들면, 제1 조사광 광원(11)은 1064nm 정도의 파장대의 레이저를 출력한다. 반도체 디바이스(D)에 인코히런트한 광을 조사하는 해석에서는, 제1 조사광 광원(11)으로서, 초발광 다이오드(SLD:Super Luminescent Diode), 자연 방사 증폭 광(ASE:Amplified Spontaneous Emission), 및 발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode) 등을 채용할 수 있다.

제1 광학계(12)는 광 커플러 및 광 파이버를 통해서 제1 조사광 광원(11)으로부터 출사된 제1 조사광(L1)을 받는다. 제1 광학계(12)는 제1 광 주사부(12s)와, 제1 대물 렌즈(12a)(제1 광학 부재, 제1 렌즈)와, 제1 빔 스플리터(12b)를 가진다. 제1 광 주사부(12s)는 반도체 디바이스(D)의 이면인 제1 주면(D1)에 대해서 제1 조사광(L1)을 미리 정한 제1 경로(R1)(도 2 참조)를 따라서 조사한다. 제1 광 주사부(12s)는, 예를 들면 갈바노 미러 또는 MEMS 미러 등의 광 주사 소자이다. 제1 광 주사부(12s)는 외부로부터 제공되는 제어 신호에 기초하여, 제어된다. 제어 신호를 제공하는 장치에는, 계산기(40), 제2 해석부(20), 펄스 제너레이터 및 테스터 등을 들 수 있다. 제1 대물 렌즈(12a)는 제1 광 주사부(12s)로부터 받은 제1 조사광(L1)을 제1 주면(D1)에 집광한다.

제1 광학계(12)는 제1 XYZ 스테이지(13)에 재치되어 있다. 제1 XYZ 스테이지(13)는 제1 대물 렌즈(12a)의 광축 방향인 Z축방향으로 제1 광학계(12)를 이동시킨다. 또한, 제1 XYZ 스테이지(13)는 Z축 방향에 직교하는 X축 방향 및 Y축 방향으로도 제1 광학계(12)를 이동시킨다. 제1 XYZ 스테이지(13)는 계산기(40)에 의해 제어된다. 제1 XYZ 스테이지(13)의 위치에 의해서 관찰 에어리어가 결정된다.

제1 카메라(14)는 제1 주면(D1)을 촬상한다. 제1 카메라(14)는 촬상에 의해서 얻은 화상 데이터를 계산기(40)에 출력한다. 제1 카메라(14)는, 예를 들면, 포토 다이오드, 애벌란시 포토 다이오드, 광전자 증배관, 또는 에어리어 이미지 센서 등이다.

제2 해석부(20)는 고장 지점을 특정하기 위한 구성 요소를 가진다. 구체적으로는, 제2 해석부(20)는 제2 조사광 광원(21)(제2 광원)과, 제2 광학계(22)와, 제2 카메라(24)(제2 광 검출부)와, 제2 XYZ 스테이지(23)를 가진다. 제2 조사광 광원(21)은 제1 조사광 광원(11)과 마찬가지의 구성을 가진다. 제2 광학계(22)는 제2 광 주사부(22s)와, 제2 대물 렌즈(22a)(제2 광학 부재, 제2 렌즈)와, 제2 빔 스플리터(22b)를 가진다. 제2 광 주사부(22s)는 제1 광 주사부(12s)와 마찬가지의 구성을 가진다. 제2 카메라(24)는 제1 카메라(14)와 마찬가지의 구성을 가진다.

그런데, 해석 장치(1)가 고장 지점을 특정하는 동작을 행할 때, 제1 광학계(12)는 제1 조사광(L1)을 반도체 디바이스(D)의 제1 주면(D1)에 조사한다. 제2 광학계(22)는 제2 조사광(L2)을 반도체 디바이스(D)의 제2 주면(D2)에 조사한다. 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)의 조사는, 시간적으로 병행한다.

도 2의 (a)에 나타내는 것처럼, 제1 조사광(L1)은 제1 조사 영역(A1)을 형성한다. 제1 광학계(12)는 제1 조사 영역(A1)가 미리 설정된 제1 경로(R1)를 따라서 이동하도록, 제1 조사광(L1)을 조사한다. 제2 조사광(L2)은 제2 조사 영역(A2)을 형성한다. 마찬가지로, 제2 광학계(22)는, 제2 조사 영역(A2)이 미리 설정된 제2 경로(R2)를 따라서 이동하도록, 제2 조사광(L2)을 조사한다.

예를 들면, 제1 광학계(12)의 광축의 방향에서 반도체 디바이스(D)를 보았을 때, 제1 조사 영역(A1)은 제2 조사 영역(A2)과 중복된다. 반도체 디바이스(D)는 제1 주면(D1)측으로부터 조사된 제1 조사광(L1)과, 제2 주면(D2)측으로부터 조사된 제2 조사광(L2)에 의해서, 에너지를 받는다. 그 결과, 제1 주면(D1) 및 제2 주면(D2)의 양면으로부터 에너지의 입력을 받은 부분은, 고장 지점을 특정하기 위한 상태의 변화를 발생시킨다. 예를 들면, 발열에 기인하는 저항값의 변화를 파악하는 OBIRCH 해석의 경우에는, 제1 주면(D1)으로부터 제1 조사광(L1)의 조사를 받음과 아울러 제2 주면(D2)으로부터 제2 조사광(L2)의 조사를 받은 부분은, 소정량의 발열을 발생시킨다. 그 결과, 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)이 조사된 개소에 고장 지점이 존재하는 경우에는, 고장의 상태를 가시화할 수 있다.

그런데, 도 2의 (a)에 나타내는 것처럼, 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)이 조사되는 위치(즉, 제1 조사 영역(A1) 및 제2 조사 영역(A2))는, 시간의 경과와 함께 이동한다. 제1 조사 영역(A1)은 제1 경로(R1)를 따라서 이동한다. 제2 조사 영역(A2)은 제2 경로(R2)를 따라서 이동한다. 제1 조사광(L1)의 이동은, 제1 광 주사부(12s)에 의해서 실현된다. 제2 조사광(L2)의 조사 위치의 이동은, 제2 광 주사부(22s)에 의해서 실현된다.

도 2의 (a)에 나타내는 것처럼, 이상적인 동작일 때, 제1 조사광(L1)이 실제로 조사된 영역과, 제2 조사광(L2)이 실제로 조사된 영역이 서로 완전하게 중복됨으로써, 중복 영역(AL12)이 형성된다. 그러나, 다양한 요인에 의해서, 도 2의 (a)와 같이 이상적인 동작으로는 되지 않는 경우가 있다. 도 2의 (b)는 제1 조사광(L1)은 제1 경로(R1)를 따라서 이상적으로 동작했지만, 제2 조사광(L2)은 제2 경로(R2)로부터 벗어나면서 동작했을 경우를 나타내고 있다. 이 경우에는, 제1 조사광(L1)이 실제로 조사된 영역과, 제2 조사광(L2)이 실제로 조사된 영역이 서로 완전하게 종복되지 않는 경우가 있다. 구체적으로는, 제1 조사광(L1)만이 조사된 제1 비중복 영역(AL1)과, 제2 조사광(L2)만이 조사된 제2 비중복 영역(AL2)과, 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)이 조사된 중복 영역(AL12)이 발생한다.

상술한 것처럼, 반도체 디바이스(D)의 고장 지점을 가시화시키기 위해서는, 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)이 조사될 필요가 있다. 제1 조사광(L1)만이 조사된 제1 비중복 영역(AL1)은, 광에 의한 자극이 부족하다. 그 결과, 제1 비중복 영역(AL1)에 고장 지점이 존재하는 경우여도, 고장 지점이 가시화되지 않을 가능성이 있다. 마찬가지로, 제2 조사광(L2)만이 조사된 제2 비중복 영역(AL2)도, 광에 의한 자극이 부족하다. 그 결과, 제2 비중복 영역(AL2)에 고장 지점이 존재하는 경우여도, 고장 지점이 가시화되지 않을 가능성이 있다. 그 결과, 반도체 디바이스의 고장 지점을 양호하게 검출할 수 있는 영역(중복 영역(AL12))이 좁아진다. 즉, 설정된 제1 경로(R1)에 대해서, 실제로 조사된 제1 조사광(L1)의 위치가 시프트되면, 반도체 디바이스(D)의 고장 지점을 양호하게 검출할 수 있는 영역(중복 영역(AL12))이 감소해 버린다. 마찬가지로, 설정된 제2 경로(R2)에 대해서, 실제로 조사된 제2 조사광(L2)의 위치가 시프트되면, 반도체 디바이스(D)의 고장 지점을 양호하게 검출할 수 있는 영역(중복 영역(AL12))이 감소해 버린다.

상기의 문제를 감안하여, 제1 실시 형태의 해석 장치(1)는, 고장 지점을 확실히 가시화시키는 중복 영역(AL12)의 감소를 억제한다. 그 결과, 제1 실시 형태의 해석 장치(1)는 반도체 디바이스(D)의 고장 지점을 양호하게 검출한다.

구체적으로는, 도 2의 (c)에 나타내는 것처럼, 제1 조사광(L1)의 주사를 정지한 상태에 있어서, 제1 조사광(L1)을 제1 주면(D1)에 조사하면, 원형 모양의 제1 조사 영역(A1)이 발생한다. 제2 조사광(L2)의 주사를 정지한 상태에 있어서, 제2 조사광(L2)을 제2 주면(D2)에 조사하면, 원형 모양의 제2 조사 영역(A2)이 발생한다. 제1 조사 영역(A1)의 크기는, 제2 조사 영역(A2)의 크기와 상이하다.

여기서 말하는 「크기」란, 제1 조사 영역(A1)의 면적 및 제2 조사 영역(A2)의 면적이라고 규정할 수 있다. 제1 조사 영역(A1) 및 제2 조사 영역(A2)의 형상이 원인 경우에는, 「크기」란, 제1 조사 영역(A1) 및 제2 조사 영역(A2)의 직경으로 규정해도 된다. 제1 조사 영역(A1) 및 제2 조사 영역(A2)의 직경은, 이른바 스폿 지름이다.

제1 조사 영역(A1)의 크기는, 제2 조사 영역(A2)의 크기와 일치하고 있지 않다. 보다 상세하게는, 제2 조사 영역(A2)의 크기는, 제1 조사 영역(A1)의 크기보다 작다. 제1 해석부(10)의 광축의 방향에서, 제1 조사 영역(A1)과 제2 조사 영역(A2)을 보았을 경우에는, 제2 조사 영역(A2)의 전체는, 제1 조사 영역(A1)에 중복된다.

도 3에 나타내는 것처럼, 제1 조사 영역(A1)과 제2 조사 영역(A2)의 관계는, 제2 해석부(20)가 가진 제2 대물 렌즈(22a)의 배율이, 제1 해석부(10)가 가진 제1 대물 렌즈(12a)보다도 높은 것에 기인하고 있다. 환언하면, 제1 조사 영역(A1)의 크기와 제2 조사 영역(A2)의 크기의 상위는, 제1 대물 렌즈(12a)와 제2 대물 렌즈(22a)의 광학적인 특성의 상위에 의해서 실현되어 있다.

제2 해석부(20)가 가진 제2 대물 렌즈(22a)는, 제1 해석부(10)가 가진 제1 대물 렌즈(12a)와 상이한 광학 특성을 가진다. 제2 대물 렌즈(22a)의 배율은, 제1 대물 렌즈(12a)의 배율과 상이하다. 제2 대물 렌즈(22a)의 배율은, 제1 대물 렌즈(12a)의 배율과 일치하고 있지 않다. 제2 대물 렌즈(22a)의 배율은, 제1 대물 렌즈(12a)의 배율보다 높다.

배율의 차이는, 초점 거리의 차이라고 바꿔 말해도 된다. 제1 대물 렌즈(12a)로부터 제1 주면(D1)까지의 거리 K1과, 제2 대물 렌즈(22a)로부터 제2 주면(D2)까지의 거리 K2는, 서로 같다. 제2 대물 렌즈(22a)의 제2 초점 거리 F2는, 제1 대물 렌즈(12a)의 제1 초점 거리 F1보다도, 짧다. 제1 주면(D1)은 제1 초점(P1)보다도 제1 대물 렌즈(12a)측에 위치한다. 제2 주면(D2)은 제2 초점(P2)보다도 제2 대물 렌즈(22a)측에 위치한다. 그 결과, 제2 조사 영역(A2)의 크기는, 제1 조사 영역(A1)의 크기보다도 작아진다.

제1 조사 영역(A1)의 크기와 제2 조사 영역(A2)의 크기가 서로 다르면 된다. 상기의 설명에서는, 제1 조사 영역(A1)이 제2 조사 영역(A2)보다 작은 경우를 예시했다. 예를 들면, 제2 조사 영역(A2)이 제1 조사 영역(A1)보다 커도 된다.

고장 지점을 가시화시키는 영역의 감소를 억제하는 효과는, 제1 조사 영역(A1)의 크기와 제2 조사 영역(A2)의 크기가 서로 다르면 발생한다. 제1 조사 영역(A1)의 크기와 제2 조사 영역(A2)의 크기를 상이하게 하는 구성은, 제1 대물 렌즈(12a)의 배율과 제2 대물 렌즈(22a)의 배율이 상위할 필요는 없다. 제1 조사 영역(A1)의 크기와 제2 조사 영역(A2)의 크기를 상이하게 하는 별개의 구성은, 변형예 1~8로서 후에 설명한다.

＜디바이스 배치부＞

도 1을 참조한다. 디바이스 배치부(30)는 반도체 디바이스(D)를 유지한다. 디바이스 배치부(30)는 제1 해석부(10)에 대한 반도체 디바이스(D)의 위치를 변경한다. 디바이스 배치부(30)는 제2 해석부(20)에 대한 반도체 디바이스(D)의 위치를 변경한다. 디바이스 배치부(30)는 샘플 스테이지(31)와, 웨이퍼 척(32)과, XY 구동부(33)를 가진다.

해석 장치(1)는 제1 해석부(10)의 제1 XYZ 스테이지(13)와, 제2 해석부(20)의 제2 XYZ 스테이지(23)와, 디바이스 배치부(30)의 XY 구동부(33)를 가진다. 해석 장치(1)는 3개의 구동 기구를 가진다. 해석 장치(1)는 3개의 자유도를 가진다. 3개의 자유도를 가진 구성에 의하면, 예를 들면, 제1 해석부(10)를 고정한 상태에서, 제2 해석부(20) 및 디바이스 배치부(30)를 이동시킬 수 있다. 제1 해석부(10) 및 제2 해석부(20)를 고정한 상태에서, 디바이스 배치부(30)를 이동시킬 수도 있다. 「고정」이란, 위치를 변경하지 않는 것을 의미한다. 예를 들면, 「제1 해석부(10) 및 제2 해석부(20)를 고정한 상태」란, 제1 해석부(10)에 대한 제2 해석부(20)의 상대적인 위치가 유지되는 상태를 말한다.

웨이퍼 척(32)은 샘플 스테이지(31)에 재치된다. 웨이퍼 척(32)은 샘플 스테이지(31)에 대해서 슬라이딩 가능하다. 웨이퍼 척(32)은 디바이스 유지부(32a)를 가진다. 디바이스 유지부(32a)는 반도체 디바이스(D)를 유지한다. 디바이스 유지부(32a)는 웨이퍼 척(32)에 마련된 관통 구멍과, 관통 구멍을 물리적으로 막는 유리판을 포함한다.

웨이퍼 척(32)은 얼라이먼트 타겟(50)을 가진다. 얼라이먼트 타겟(50)(도 6 참조)은 유리판이다. 유리판의 제1 면에는, 기준점(bp)을 중심으로 방사 모양으로 연장되는 패턴이 마련되어 있다. 이 패턴은 예를 들면, 금속막이다. 일례로서는, 패턴은 알루미늄의 박막에 의해서 작성된다. 따라서, 패턴은 불투명부(50b)를 구성한다. 유리판은, 반도체 디바이스(D)의 기판(SiE)을 투과하는 파장의 광을 투과한다. 따라서, 패턴이 마련되어 있지 않은 영역은, 광 투과부(50a)를 구성한다. 웨이퍼 척(32)은 타겟 구멍(32b)을 가지고 있다. 타겟 구멍(32b)에는, 얼라이먼트 타겟(50)이 배치된다. 얼라이먼트 타겟(50)은 타겟 구멍(32b)을 폐쇄하도록 배치된다. 이 얼라이먼트 타겟(50)의 배치에 의하면, 제1 카메라(14) 및 제2 카메라(24)는, 유리판의 일면에 마련된 패턴의 이미지를 취득할 수 있다.

얼라이먼트 타겟(50)은 웨이퍼 척(32)에 마련되어 있다. 웨이퍼 척(32)에 있어서, 디바이스 유지부(32a)가 마련된 위치는, 얼라이먼트 타겟(50)이 마련된 위치와 상이하다. XY 구동부(33)에 의해서 웨이퍼 척(32)의 위치가 변경되었을 경우에는, 반도체 디바이스(D)의 위치 및 얼라이먼트 타겟(50)의 위치가 동시에 변경된다. 웨이퍼 척(32)에 장착된 반도체 디바이스(D)에 대한 얼라이먼트 타겟(50)의 위치는, 불변이다.

XY 구동부(33)는 계산기(40)로부터의 제어 명령에 따라서, 웨이퍼 척(32)을 X축 방향 또는 Y축 방향으로 이동시킨다. 그 결과, 제1 해석부(10) 및 제2 해석부(20)를 이동시키는 일 없이, 관찰 에어리어를 변경할 수 있다.

디바이스 배치부(30)의 구체적인 구성은, 상기의 구성으로 한정되지 않는다. 디바이스 배치부(30)는 반도체 디바이스(D)를 유지하는 기능과, 반도체 디바이스(D)를 X축 방향 및 Y축 방향 중 적어도 일방으로 이동시키는 기능을 발휘할 수 있는 구성을 채용할 수 있다. 예를 들면, 샘플 스테이지(31) 및 XY 구동부(33)를 대신하여, XY 스테이지를 가져도 된다. 이 XY 스테이지는 웨이퍼 척(32)을 X축 방향 및 Y축 방향 중 적어도 일방으로 이동시킨다.

해석 장치(1)는 필요에 따라서 자극 신호 인가부(60) 및 마킹 광원(26)을 가져도 된다.

자극 신호 인가부(60)는 케이블을 통해서 반도체 디바이스(D)에 전기적으로 접속되어 있다. 자극 신호 인가부(60)는 반도체 디바이스(D)에 자극 신호를 인가한다. 자극 신호 인가부(60)는 전원으로부터 받은 전력에 의해서 동작한다. 자극 신호 인가부(60)는 반도체 디바이스(D)에 소정의 테스트 패턴 등의 자극 신호를 반복하여 인가한다. 자극 신호 인가부(60)가 출력하는 자극 신호는, 변조 전류 신호여도 되고, CW(continuous wave) 전류 신호여도 된다.

자극 신호 인가부(60)는 케이블을 통해서 계산기(40)에 전기적으로 접속되어 있다. 자극 신호 인가부(60)는 계산기(40)로부터 지정된 자극 신호를, 반도체 디바이스(D)에 인가한다. 자극 신호 인가부(60)는 반드시 계산기(40)에 전기적으로 접속되어 있지 않아도 된다. 자극 신호 인가부(60)는 계산기(40)에 전기적으로 접속되어 있지 않은 경우에는, 단독으로 테스트 패턴 등의 자극 신호를 결정한다. 전원 또는 펄스 제너레이터 등을 자극 신호 인가부(60)로서 이용해도 된다.

＜마킹 광원＞

도 4 및 도 5에 나타내는 것처럼, 해석 장치(1)는 마킹을 위한 마킹 광원(26)을 부가적으로 가져도 된다.

마킹 광원(26)은 계산기(40)에 의해서 특정된 고장 지점의 주위에, 마크를 부여한다. 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 나타내지는 것처럼, 고장 지점(fp)의 주위에 마킹 개소(mp)가 설정된다. 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에서는, 4개의 마킹 개소(mp)를 도시한다. 레이저 마킹이 완료된 상태에 있어서는, 도 4의 (c)에 나타내지는 것처럼, 반도체 디바이스(D)의 메탈층(ME)을 관통하는 관통 구멍이 형성된다. 레이저 마킹은 메탈층(ME)과 기판(SiE)의 경계면(ss)에 이르는 관통 구멍을 형성한다. 그 결과, 기판(SiE)에 있어서의 메탈층(ME)에 접하는 면이 노출된다. 본 명세서에서 말하는 「마크」란, 메탈층(ME)에 형성된 관통 구멍을 의미해도 된다. 본 명세서에서 말하는 「마크」란, 관통 구멍으로부터 노출되는 기판(SiE)을 의미해도 된다.

마킹 광원(26)은 마킹용의 레이저를, 제2 광학계(22)를 통해서 반도체 디바이스(D)의 마킹 개소(mp)에 조사한다. 마킹 광원(26)은 반도체 디바이스(D)의 메탈층(ME)측으로부터 마킹 개소(mp)에 레이저를 조사한다. 레이저는 메탈층(ME)에 관통 구멍을 형성한다. 마킹 광원(26)은 계산기(40)로부터 레이저의 조사를 개시시키는 제어 신호를 받으면, 레이저의 조사를 개시한다. 마킹 광원(26)은, 예를 들면 고체 레이저원 및 반도체 레이저원 등을 채용할 수 있다. 마킹 광원(26)으로부터 조사되는 광의 파장은 250nm 이상 2000nm 이하이다.

제2 광학계(22)는 반도체 디바이스(D)의 마킹 개소(mp)에 레이저를 안내한다. 구체적으로는, 제2 광학계(22)는 반도체 디바이스(D)의 메탈층(ME)측으로부터 레이저를 반도체 디바이스(D)에 조사한다. 환언하면, 제2 광학계(22)는 반도체 디바이스(D)의 제2 주면(D2) 측으로부터 레이저를 반도체 디바이스(D)에 조사한다. 제2 광학계(22)의 제2 빔 스플리터(22b)는 마킹 광원(26) 및 제2 카메라(24)의 광로를 전환한다. 제2 대물 렌즈(22a)는 레이저를 마킹 개소(mp)에 집광한다. 제2 대물 렌즈(22a) 및 제2 빔 스플리터(22b)는, 반도체 디바이스(D)의 표면으로부터 온 광을 제2 카메라(24)로 안내한다.

제2 XYZ 스테이지(23)를 구동하여 제2 대물 렌즈(22a)의 광축을 마킹 위치와 일치시킴으로써, 마킹 위치에 레이저를 조사시켜도 된다. 제2 광 주사부(22s)에 의해서 마킹 위치에 레이저를 조사시켜도 된다. 제2 광학계(22)는 셔터를 구비해도 된다. 셔터는 마킹 광원(26)으로부터의 레이저를 통과시키는 상태와 차단하는 상태를 서로 전환한다. 그 결과, 레이저의 조사와 정지를 제어할 수 있다. 이러한 동작은, 후술하는 계산기(40)의 마킹 제어부(41b)가 출력하는 제어 신호에 따른다.

제2 카메라(24)는 반도체 디바이스(D)의 제2 주면(D2)측으로부터, 반도체 디바이스(D)의 메탈층(ME)을 촬상한다. 제2 카메라(24)는 촬상한 촬상 화상을 계산기(40)에 출력한다. 유저는 촬상 화상을 확인함으로써, 반도체 디바이스(D)의 제2 주면(D2)측에서 본 레이저 마킹의 상황을 파악할 수 있다. 조명 광원(25)은 제2 카메라(24)에서 촬상할 때 반도체 디바이스(D)로 조명광을 조명한다.

＜계산기＞

도 1을 참조한다. 계산기(40)는 퍼스널 컴퓨터 등의 컴퓨터이다. 계산기(40)는, 물리적으로는, RAM, ROM 등의 메모리, CPU 등의 프로세서(연산 회로), 통신 인터페이스, 하드 디스크 등의 격납부를 구비한다. 계산기(40)로서는, 예를 들면 퍼스널 컴퓨터, 클라우드 서버, 스마트 디바이스(스마트폰, 태블릿 단말 등) 등을 들 수 있다. 계산기(40)는 메모리에 격납되어 있는 프로그램을 컴퓨터 시스템의 CPU에서 실행함으로써 기능한다.

계산기(40)는 고장 지점을 특정하는 기능을 위한 요소로서, 조사 제어부(41s)와, 화상 처리부(41h)를 가진다. 조사 제어부(41s)는 제2 해석부(20)에 제어 신호를 출력한다. 제어 신호를 받은 제2 해석부(20)는, 반도체 디바이스(D)로 제2 조사광(L2)을 조사한다. 제1 해석부(10)는 계산기(40)로부터 제1 조사광(L1)을 위한 제어 신호를 받지 않는다. 제1 해석부(10)는 제1 조사광(L1)을 위한 제어 신호를 제2 해석부(20)로부터 받는다. 제1 조사광(L1)과 제2 조사광(L2)을 동기시키는 동작은, 계산기(40)로부터 제어 신호를 받은 제2 해석부(20)가, 제2 해석부(20)의 동작에 추종시키도록 제1 해석부(10)에 대해서 제어 신호를 출력함으로써 이루어진다. 제2 조사 영역(A2)은 제1 조사 영역(A1)보다도 작다. 계산기(40)는 작은 쪽인 제2 조사 영역(A2)을 형성하는 제2 해석부(20)에 대해서, 제어 신호를 출력한다.

제어 신호는 제2 조사광(L2)의 조사 개시 및 조사 정지를 제어한다. 제어 신호는 제2 조사광(L2)의 조사 위치를 제어한다. 구체적으로는, 제어 신호는 제2 광 주사부(22s)를 제어한다. 제2 광 주사부(22s)가 미러인 경우에는, 제어 신호는 미러의 각도를 제어한다.

조사 제어부(41s)는 제1 조사 영역(A1)의 크기와 제2 조사 영역(A2)의 크기의 비율에 기초하여, 제2 광 주사부(22s)를 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들면, 큰 쪽인 제1 조사 영역(A1)을 생성하는 제1 대물 렌즈(12a)의 배율을 「1」로 했을 경우에는, 제2 조사 영역(A2)을 생성하는 제2 대물 렌즈(22a)의 배율은 「1」보다 큰 값(N)으로 나타내진다. 제1 대물 렌즈(12a)의 배율과 제2 대물 렌즈(22a)의 배율의 비율이, 1：N으로서 나타내진다고 가정한다. 이 경우, 조사 제어부(41s)는 제2 광 주사부(22s)를 구성하는 미러의 스윙 각도가 N배가 되도록 제어한다.

대물 렌즈의 배율의 비율에 따라서, 스캔 각도를 크게 한다. 그 결과, 제1 대물 렌즈(12a)의 시야의 크기와, 제2 대물 렌즈(22a)의 시야의 크기를 서로 일치시킬 수 있다. 예를 들면, 제2 대물 렌즈(22a)의 배율이 제1 대물 렌즈(12a)의 배율의 2배인 것으로 한다. 이 경우에는, 제2 대물 렌즈(22a)의 시야의 크기(시야의 각변의 길이)는, 제1 대물 렌즈(12a)의 시야의 크기(시야의 각변의 길이)의 절반이다. 따라서, 제2 대물 렌즈(22a)에 광을 안내하는 미러의 스윙 각은, 제1 대물 렌즈(12a)에 광을 안내하는 미러의 스윙 각의 2배로 설정한다.

계산기(40)는 제2 해석부(20)로의 제어 신호의 출력과 병행하여, 제1 해석부(10)로 제어 신호를 출력해도 된다.

화상 처리부(41h)는 전기 신호 취득부(61)가 출력하는 전기 신호 특성값을 얻는다. 화상 처리부(41)는 전기 신호 특성값에 기초하여 전기 신호 화상을 생성한다. 전기 신호 화상이란, 예를 들면, OBIC 화상, OBIRCH 화상, SDL 화상 및 LADA 화상이다.

해석 장치(1)가 마킹을 부여하는 기능을 가진 경우에는, 계산기(40)는 기능적인 구성 요소로서, 마킹 설정부(41a)와, 마킹 제어부(41b)와, 마킹 화상 작성부(41c)를 부가적으로 가져도 된다.

＜마킹 설정부＞

마킹 설정부(41a)는 입력부(41e)로부터 입력된 고장 지점(fp)을 나타내는 정보에 기초하여, 마킹 개소(mp)를 설정한다. 특정된 고장 지점(fp)의 주위에는, 몇 군데의 마킹 개소(mp)가 설정된다. 몇 군데란 예를 들면 4개소이다. 마킹 설정부(41a)는, 예를 들면 고장 지점(fp)을 나타내는 정보가 입력되었을 경우에는, 고장 지점(fp)을 중심으로 하여, 고장 지점(fp) 주위의 4개소에, 마킹 개소(mp)를 자동적으로 설정한다. 구체적으로는, 마킹 설정부(41a)는, 예를 들면 평면시에 있어서, 고장 지점(fp)을 중심으로 한 십자 모양으로 마킹 개소(mp)를 설정한다(도 4의 (a) 및 도 4의 (b) 참조). 마킹 개소(mp)는 유저로부터 입력된 정보에 의해서 설정되어도 된다. 유저는 표시부(41d)에 표시된 해석 화상을 보면서, 마킹 개소(mp)를 나타내는 정보를 입력한다. 마킹 개소(mp)를 나타내는 정보는, 입력부(41e)가 접수한다. 유저가 정보를 입력하는 경우, 마킹 설정부(41a)는 마킹 개소(mp)를 자동적으로 설정하지 않는다. 마킹 설정부(41a)는 입력부(41e)로부터 입력되는 마킹 개소(mp)를 나타내는 정보에 기초하여, 마킹 개소(mp)를 설정한다. 마킹 설정부(41a)는 레퍼런스 화상을 생성한다. 레퍼런스 화상은, 해석 화상에 대해서, 고장 지점(fp)을 나타내는 표시과, 마킹 개소(mp)를 나타내는 표시을 부가한 것이다. 마킹 설정부(41a)는 레퍼런스 화상을 계산기(40)의 메모리에 저장한다.

＜마킹 제어부＞

마킹 제어부(41b)는 제2 카메라(24)의 시야에 고장 지점의 관찰 에어리어가 들어가도록, 제2 해석부(20)의 제2 XYZ 스테이지(23)를 제어한다. 마킹 제어부(41b)는 제1 광학계(12)의 광축에 제2 광학계(22)의 광축이 일치하도록, 마킹 광원(26)의 제2 XYZ 스테이지(23)를 제어한다. 마킹 제어부(41b)는 제2 광학계(22)의 광축이 마킹 개소(mp)에 증복되도록, 디바이스 배치부(30)의 XY 구동부(33)를 제어한다. 마킹 제어부(41b)는 제2 광 주사부(22s)를 제어해도 된다.

마킹 제어부(41b)는 마킹 광원(26)도 제어한다. 마킹 제어부(41b)는 마킹 화상 작성부(41c)에 의해서 마크 이미지가 나타났다고 판단되었을 경우에, 마킹 광원(26)에 대해서 출력 정지 신호를 출력한다. 마킹 광원(26)은 출력 정지 신호가 입력되었을 경우에, 레이저의 출력을 정지한다. 이 때문에, 마킹 광원(26)은 마킹 제어부(41b)에 의해서 출력 개시 신호가 입력되고 나서 출력 정지 신호가 입력될 때까지의 동안, 레이저를 계속 출력한다. 마킹 제어부(41b)는 레이저 마킹에 의해서 형성되는 마크 이미지가 패턴 화상에 나타날 때까지 레이저 마킹이 행해지도록, 마킹 광원(26)을 제어한다. 레이저의 관통 임계값이 설정되어 있다. 마킹 제어부(41b)는 레이저가 메탈층(ME)을 관통할 때까지 레이저 마킹이 행해지도록, 마킹 광원(26)을 제어한다.

＜마킹 화상 작성부＞

계산기(40)는 케이블을 통해서 제1 카메라(14)에 전기적으로 접속되어 있다. 계산기(40)는 제1 카메라(14)로부터 입력된 화상 데이터를 이용하여, 패턴 화상 및 발광 화상을 작성한다. 발광 화상만으로는, 반도체 디바이스(D)의 패턴에 있어서의 발광 위치를 특정하는 것이 어렵다. 계산기(40)는 해석 화상으로서, 중첩 화상을 생성한다. 중첩 화상은 반도체 디바이스(D)로부터의 반사광에 기초하는 패턴 화상과, 반도체 디바이스(D)로부터의 발광에 기초하는 발광 화상을 포함한다. 패턴 화상과 발광 화상은, 서로 중첩되어 있다.

마킹 화상 작성부(41c)는 마킹 화상을 작성한다. 마킹 화상은 마크 이미지를 포함하는 패턴 화상과 발광 화상을 포함한다. 패턴 화상과 발광 화상은, 서로 중복되어 있다. 작성된 마킹 화상은 계산기(40)의 메모리에 저장된다. 마킹 화상 작성부(41c)는 마킹 화상을 표시부(41d)에 표시시킨다. 마킹 화상에 의해, 유저는 후속 공정에 있어서, 고장 지점의 위치에 대한 마킹 위치를 정확하게 파악할 수 있다. 마킹 화상 작성부(41c)는 마킹 정보를 취득한다. 마킹 정보란, 고장 지점의 위치에 대한 마킹 위치를 파악하기 위해서 필요한 정보이다. 마킹 정보로서, 예를 들면, 마킹 위치로부터 고장 지점까지의 위치의 거리, 및 고장 지점의 위치를 기준으로 한 마킹 위치의 방위 등을 들 수 있다. 취득된 마킹 정보는 리스트로서 표시해도 된다. 마킹 정보는 마킹 화상에 부가하여 표시해도 된다. 마킹 정보는 종이 매체로 출력해도 된다.

계산기(40)는 해석 화상을 표시부(41d)에 출력한다. 표시부(41d)는 유저에게 해석 화상 등을 나타내기 위한 디스플레이 등의 표시 장치이다. 유저는 표시부(41d)에 표시된 해석 화상으로부터 고장 지점의 위치를 확인할 수 있다. 유저는, 입력부(41e)를 이용하여 고장 지점을 나타내는 정보를 입력한다. 입력부(41e)는 유저로부터의 입력을 접수하는 키보드 및 마우스 등의 입력 장치이다. 입력부(41e)는 고장 지점을 나타내는 정보를 계산기(40)에 출력한다. 계산기(40), 표시부(41d), 및 입력부(41e)는, 태블릿 단말이어도 된다.

마킹 화상 작성부(41c)는 레이저의 조사를 정지시키는 제어 명령을 마킹 제어부(41b)에 출력시켜도 된다. 레이저의 조사를 정지시키는 제어 명령은, 패턴 화상에 나타나는 마크 이미지를 이용하여 생성된다. 구체적으로는, 마킹 화상 작성부(41c)는 마킹 광원(26)이 출력한 레이저에 의한 레이저 마킹과 병행하여, 패턴 화상을 차례로 생성한다. 레이저 마킹에 의해서, 마킹 개소(mp)의 메탈층(ME)에는 구멍이 형성된다. 메탈층(ME)의 구멍이 얕을 때에는, 마킹 위치에서의 반사광의 강도 변화가 작기 때문에, 광학 반사 이미지의 변화도 작다. 환언하면, 레이저 마킹에 의해 형성되는 구멍이 메탈층(ME)에만 형성되어 있기 때문에, 기판(SiE)에까지 도달하고 있지 않을 때에는, 마킹 위치에서의 반사광의 강도 변화가 작다. 따라서, 광학 반사 이미지의 변화도 작다. 그 결과, 레이저 마킹의 영향은, 패턴 화상에 나타나지 않는다. 메탈층(ME)의 구멍이 깊어지면, 제1 주면(D1)측의 광의 굴절률, 투과율, 및 반사율 중 적어도 어느 1개의 변화가 커진다. 구체적으로는, 구멍이 메탈층(ME)과 기판(SiE)의 경계면(ss)에 이르는 정도로 깊어지면, 제1 주면(D1)측의 광의 굴절률, 투과율, 및 반사율 중 적어도 어느 1개의 변화가 커진다. 이들 변화에 기인하여, 마킹 위치에서의 반사광의 강도 변화가 커진다. 그 결과, 패턴 화상에는 마킹 개소를 나타내는 마크 이미지가 나타난다.

마킹 화상 작성부(41c)는, 예를 들면, 상술한 레퍼런스 화상과, 패턴 화상을 비교한다. 비교의 결과, 화상의 차이가 미리 정한 규정값보다도 커져 있는 경우에, 마킹 화상 작성부(41c)는 마크 이미지가 나타났다고 판단한다. 규정값을 미리 설정해 둠으로써, 마크 이미지가 나타났다고 판단되는 타이밍을 결정할 수 있다.

마킹 화상 작성부(41c)는 유저로부터의 입력 내용에 따라서, 마크 이미지가 나타났는지 아닌지를 판단해도 된다. 마킹 화상 작성부(41c)는 마크 이미지가 나타났다고 판단했을 경우에 있어서, 레퍼런스 화상과 패턴 화상을 비교한다. 패턴 화상의 마크 형성 개소가 레퍼런스 화상의 마킹 개소(mp)와 어긋나 있는 경우에는, 마킹 화상 작성부(41c)는 마크의 위치 어긋남이 발생해 있다고 판단해도 된다. 이 경우, 올바른 마킹 개소(mp)에 마크가 형성되도록 레이저 마킹을 재차 행해도 된다.

마킹은 이하와 같은 변형을 수반해도 된다.

예를 들면, 레이저가 메탈층(ME)을 관통함으로써, 기판(SiE)에 있어서의 메탈층(ME)에 접하는 면이 노출될 정도까지 레이저 마킹을 행해지는 것으로서 설명했다. 그러나, 이 양태에는 한정되지 않는다. 레이저 마킹에 의한 구멍의 깊이는, 마크 이미지가 패턴 화상에 나타나는 정도이면 된다. 구체적으로는, 예를 들면, 메탈층(ME)을 관통함과 아울러 기판(SiE)에 있어서의 메탈층(ME)에 접하는 면이 노출된 후에도 더 레이저 마킹이 행해져도 된다. 예를 들면 메탈층(ME)의 두께가 10μm이고, 기판(SiE)의 두께가 500μm인 경우에, 기판(SiE)에 있어서의 메탈층(ME)에 접하는 면으로부터 더 1μm 정도 깊게, 레이저 마킹에 의한 구멍이 형성되어도 된다. 레이저 마킹에 의한 구멍은, 반드시 메탈층(ME)을 관통시키지 않아도 된다. 예를 들면, 메탈층(ME)의 두께가 10μm이고, 기판(SiE)의 두께가 500μm인 경우를 가정한다. 이 경우에, 레이저 마킹에 의한 구멍이 형성된 개소의 메탈층(ME)의 두께는, 50nm정도여도 된다. 레이저 마킹에 의한 구멍은, 기판(SiE)에 있어서의 메탈층(ME)에 접하는 면에 도달하지 않아도 된다.

패턴 화상의 생성은 레이저 마킹이 행해지고 있는 동안에 행해지는 것으로서 설명했다. 그러나, 이 양태에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 레이저의 출력이 정지하고 있을 때, 패턴 화상이 생성되어도 된다. 이 경우, 레이저를 출력하는 동작과, 레이저를 정지함과 아울러 패턴 화상을 생성하는 동작은, 소정의 간격으로 교대로 행해져도 된다.

마킹 광원(26)으로부터 출력되는 레이저의 파장이 1000나노미터 이상인 경우는, 제1 해석부(10)는 1000나노미터 이상인 파장의 레이저만을 차단하는 광학 필터를 가져도 된다. 마킹 광원(26)으로부터 출력된 레이저가 반도체 디바이스(D)의 기판(SiE)을 투과했을 경우, 레이저는 제1 해석부(10)에 의해서 차광된다. 그 결과, 레이저에 의해서 광 검출기가 파괴되는 것을 억제할 수 있다.

마킹 광원(26)으로부터 출력되는 레이저의 파장은, 1000나노미터 미만이어도 된다. 이 경우, 예를 들면 반도체 디바이스(D)가 실리콘 기판 등의 기판에 의해 구성되어 있는 경우, 레이저는 기판에 흡수된다. 그 결과, 광학 필터 등을 구비하지 않고, 제1 카메라(14) 등의 광 검출기가 레이저에 의해 파괴되는 것을 억제할 수 있다.

반도체 디바이스(D)에 자극 신호를 인가하는 구성 요소는, 자극 신호 인가부(60)로 한정되지 않는다. 반도체 디바이스(D)에 자극 신호를 인가하는 구성 요소인 자극 신호 인가부로서, 반도체 디바이스(D)에 전압 또는 전류를 인가하는 장치를 채용할 수 있다. 이들 장치를 이용하여, 반도체 디바이스(D)에 자극 신호를 인가해도 된다.

해석 장치(1)의 해석 처리에 대해 설명한다. 도 7은 해석 장치(1)를 이용한 해석 처리의 주요한 공정을 나타내는 플로우도이다.

＜설정 공정 S100＞

제1 조사 영역(A1)의 크기와 제2 조사 영역(A2)의 크기를 서로 다르게 하기 위한 준비를 행한다. 제1 실시 형태의 해석 장치(1)는 제1 조사 영역(A1)의 크기와 제2 조사 영역(A2)의 크기를 서로 상이하게 하기 위해서, 제1 대물 렌즈(12a)의 배율과 제2 대물 렌즈(22a)의 배율을 상이하게 했다. 설정 공정 S100에서는, 제1 대물 렌즈(12a)의 배율을 소정의 배율로 설정함과 아울러, 제2 대물 렌즈(22a)의 배율을 제1 대물 렌즈(12a)와는 상이한 배율로 설정한다. 예를 들면, 제1 해석부(10) 및 제2 해석부(20)는, 서로 상이한 배율의 복수의 대물 렌즈를 구비하고 있다. 해석에 이용하는 대물 렌즈는, 입력부(41e)를 이용한 유저의 입력 조작에 의해서, 선택된다. 계산기(40)는 선택된 대물 렌즈의 정보를 제1 해석부(10) 및 제2 해석부(20)에 출력한다. 제1 해석부(10)는 입력된 정보에 따르는 대물 렌즈를, 제1 대물 렌즈(12a)로서 광축 상에 배치한다. 제2 해석부(20)는 입력된 정보에 따르는 대물 렌즈를, 제2 대물 렌즈(22a)로서 광축 상에 배치한다.

＜얼라이먼트 공정 S110＞

다음으로, 제1 광학계(12)와 제2 광학계(22)의 위치 맞춤을 행한다(S110). 「위치 맞춤」이란, 제1 광학계(12)의 광축에 제2 광학계(22)의 광축을 일치시키는 것이다. 보다 상세하게는, 「위치 맞춤」이란, 제1 광학계(12)에 관한 제1 광 주사 영역의 중심에 대한 제2 광학계(22)에 관한 제2 광 주사 영역의 중심의 어긋남을 해소하는 것을 말한다. 조사 제어부(41s)는 공정 S110을 위한 얼라이먼트 명령을 출력한다. 제1 광학계(12)의 시야에 얼라이먼트 타겟(50)을 포착하도록, XY 구동부(33)는 웨이퍼 척(32)을 이동시킨다(S111). 조사 제어부(41s)는 반도체 디바이스(D)의 이동량을 기억한다. 이동량은 웨이퍼 척(32)의 것으로 해도 된다.

다음으로, 제1 광학계(12)의 제1 광 주사 영역과 제2 광학계(22)의 제2 광 주사 영역을 서로 맞춘다(S112). 제1 광학계(12)의 광축에 제2 광학계(22)의 광축을 맞춤으로써, 제1 광학계(12)에 관한 제1 광 주사 영역의 중심과, 제2 광학계(22)에 관한 제2 광 주사 영역의 중심이 맞는다. 제2 광학계(22)의 시야에 얼라이먼트 타겟(50)을 포착하도록, 제2 XYZ 스테이지(23)는 제2 광학계(22)를 이동시킨다. 다음으로, 조명 광원(25)은 얼라이먼트 타겟(50)을 향해서 조명광을 출력한다. 조명광은 얼라이먼트 타겟(50)의 광 투과부(50a)를 투과한다. 제1 광학계(12)의 제1 카메라(14)는, 얼라이먼트 타겟(50)의 광 투과부(50a)를 투과한 광에 의한 투과 이미지를 얻는다. 제1 카메라(14)는 투과 이미지를 계산기(40)에 출력한다. 제2 카메라(24)는 얼라이먼트 타겟(50)의 불투명부(50b)에서 반사된 반사광에 의한 반사 이미지를 얻는다. 제2 카메라(24)는 반사 이미지를 계산기(40)에 출력한다. 화상 처리부(41h)는 투과 이미지 및 반사 이미지를 이용하여, 제1 광학계(12)의 광축에 대한 제2 광학계(22)의 광축의 어긋남을 산출한다. 이 어긋남이 허용 범위에 들어갈 때까지, 제2 광학계(22)를 이동시키는 동작과, 어긋남량을 확인하는 동작을 반복한다. 어긋남이 허용 범위에 들어갔다고 판정되었을 때, 광축의 위치 맞춤이 완료된다. 이것에 의해, 제1 광학계(12)에 관한 제1 광 주사 영역의 중심을 제2 광학계(22)에 관한 제2 광 주사 영역의 중심에 맞출 수 있다. 어긋남이 허용 범위에 들어가도록 하기 위한 동작으로서, 제1 광학계(12)의 위치를 고정한 상태에서 제2 광학계(22)를 이동시켜도 된다. 제2 광학계(22)의 위치를 고정한 상태에서 제1 광학계(12)를 이동시켜도 된다. 제1 광학계(12) 및 제2 광학계(22) 모두를 이동시켜도 된다.

광 주사 영역의 위치 맞춤이 완료된 후에, 제1 광학계(12) 및 제2 광학계(22)의 시야에 반도체 디바이스(D)를 포착하도록, XY 구동부(33)는 웨이퍼 척(32)을 이동시킨다(S113). 이 때, 조사 제어부(41s)는 반도체 디바이스(D)의 퇴피(退避)시에 기억한 이동량에 기초하여, XY 구동부(33)를 제어할 수 있다. 제1 카메라(14) 및 제2 카메라(24)로부터 출력되는 화상 데이터를 이용하여, 제1 광학계(12) 및 제2 광학계(22)와 반도체 디바이스(D)의 상대적인 위치를 제어해도 된다. 이 경우에도, 이동의 대상은, 반도체 디바이스(D)뿐이다. 주사 영역의 위치 맞춤이 완료된 직후는, 반도체 디바이스(D)가 퇴피되어 있다. 즉, 제1 광학계(12) 및 제2 광학계(22)의 시야에 반도체 디바이스(D)는, 존재하지 않는다. 이에, 주사 영역의 위치 맞춤이 완료된 후에, 제1 광학계(12) 및 제2 광학계(22)의 시야에 반도체 디바이스(D)를 넣는다. 보다 상세하게는, 제1 광학계(12)의 제1 광 주사 영역 및 제2 광학계(22)의 제2 광 주사 영역에, 반도체 디바이스(D)를 배치한다. 위치 맞춤이 완료된 후에 이동시키는 것은, 반도체 디바이스(D)이다. 환언하면, 위치 맞춤이 완료된 후에는, 제1 광학계(12) 및 제2 광학계(22)는 이동시키지 않는다. 그 결과, 제1 광학계(12)의 제1 광 주사 영역에 대한 제2 광학계(22)의 제2 광 주사 영역의 상대적인 위치 관계는, 위치 맞춤의 결과가 유지된다.

＜해석 공정 S120＞

다음으로, 반도체 디바이스(D)의 고장 지점을 특정한다(S120). 구체적으로는, 계산기(40)는 제2 해석부(20)에 제어 신호를 출력한다. 그 결과, 제2 해석부(20)에 의한 광 주사가 개시된다. 제2 해석부(20)의 동작에 따라서, 제1 해석부(10)의 광 주사도 개시한다. 반도체 디바이스(D)로부터 전기 특성 신호를 취득한다. 전기 특성 신호의 취득과 병행하여, 반도체 디바이스(D)로부터의 반사광을 검출하는 것에 의해서, 패턴 화상을 취득해도 된다. 제1 해석부(10) 및 제2 해석부(20)가 받는 제어 신호는, 펄스 제너레이터 또는 테스터로부터 입력되어도 된다. 이 경우에는, 펄스 제너레이터 또는 테스터로부터, 제1 해석부(10)에 제어 신호가 주어짐과 아울러, 제2 해석부(20)에도 병행하여 제어 신호가 주어진다.

해석 공정 S120에서는, 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)의 특성에 따라서, 원하는 전기 신호 화상을 얻는다. 또한, 해석 공정 S120에서는, 조사광을 받고 있는 반도체 디바이스(D)의 상태에 따라서, 원하는 전기 신호 화상을 얻는다. 전기 신호 화상이란, 예를 들면, OBIC 화상, OBIRCH 화상, SDL 화상 및 LADA 화상 등이다.

제1 해석 동작으로서, OBIC 화상을 얻는 동작을 들 수 있다. 제1 해석에서는, 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)을 반도체 디바이스(D)에 조사한다. 제1 해석에서는, 자극 신호 인가부(60)는 반도체 디바이스(D)에 자극 신호를 주지 않는다. 레이저를 받은 반도체 디바이스(D)는 광기전류가 발생하는 경우가 있다. 전기 신호 취득부(61)는 광기전류의 전류값 또는 전류 변화값을 전기 신호 특성값으로서 출력한다.

제2 해석 동작으로서, OBIRCH 화상을 얻는 동작을 들 수 있다. 제2 해석에서는, 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)을 반도체 디바이스(D)에 조사한다. 제2 해석에서는, 자극 신호 인가부(60)는 반도체 디바이스(D)에 자극 신호인 일정한 전류를 준다. 자극 신호는 일정한 전압이어도 된다. 자극 신호를 받은 반도체 디바이스(D)에 레이저를 조사하면, 반도체 디바이스(D)에 있어서의 조사 위치의 저항값이 변화한다. 전기 신호 취득부(61)는 저항값의 변화에 따른 전압값 또는 전압의 변화값을 전기 신호 특성값으로서 출력한다.

제3 해석 동작으로서, SDL 화상을 얻는 동작을 들 수 있다. 제3 해석에서는, 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)을 반도체 디바이스(D)에 조사한다. 제3 해석에서는, 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)으로서, 캐리어가 여기되지 않는 파장의 레이저를 채용한다. 제3 해석 동작에서는, 자극 신호 인가부(60)는 테스트 패턴 등의 자극 신호를 준다. 자극 신호를 받은 반도체 디바이스(D)에 캐리어가 여기되지 않는 파장의 레이저를 조사하면, 반도체 디바이스(D)의 오동작 상태를 검출할 수 있다. 전기 신호 취득부(61)는 오작동 상태에 관한 정보(예를 들면 PASS/FAIL 신호)를 전기 신호 특성값으로서 출력한다.

제4 해석 동작으로서, LADA 화상을 얻는 동작을 들 수 있다. 제4 해석에서는, 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)을 반도체 디바이스(D)에 조사한다. 제4 해석에서는, 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)으로서, 캐리어가 여기되는 파장의 레이저를 채용한다. 제4 해석 동작에서는, 자극 신호 인가부(60)는 테스트 패턴 등의 자극 신호를 준다. 자극 신호를 받은 반도체 디바이스(D)에 캐리어가 여기되는 파장의 레이저를 조사하면, 반도체 디바이스(D)의 오동작 상태를 검출할 수 있다. 전기 신호 취득부(61)는 오작동 상태에 관한 정보(예를 들면 PASS/FAIL 신호)를 전기 신호 특성값으로서 출력한다.

＜마킹 공정 S130＞

필요에 따라서, 마킹 개소(mp)에 마킹을 형성하는 동작(S130)을 행해도 된다. 마킹 제어부(41b)는 공정 S130을 위한 마킹 명령을 마킹 광원(26) 및 디바이스 배치부(30)에 출력한다. 구체적으로는, 마킹 광원(26)은 레이저를 출력한다. 레이저 마킹은 설정된 마킹 개소(mp) 모두에 대해서 실행한다. 각각의 마킹 개소(mp)로의 레이저의 출력 동작에 있어서, 마킹 화상 작성부(41c)는 패턴 화상에 마크 이미지가 나타났는지 아닌지를 판정해도 된다. 패턴 화상에 마크 이미지가 나타나고 있지 않다고 판정되었을 경우에는, 재차, 레이저의 조사를 실행한다. 레이저의 조사 동작과 병행하여, 마킹 화상 작성부(41c)는 패턴 화상을 생성한다.

이하, 본 실시 형태의 해석 장치(1)의 작용 효과에 대해 설명한다.

반도체 고장 해석 장치(1)는 반도체 디바이스(D)의 제1 주면(D1)에 설정된 제1 경로(R1)를 따라서 제1 조사광(L1)을 조사하는 제1 해석부(10)와, 제1 주면(D1)의 뒤편인 제2 주면(D2)에 설정된 제2 경로(R2)를 따라서 제2 조사광(L2)을 조사하는 제2 해석부(20)와, 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)이 조사되고 있는 반도체 디바이스(D)가 출력하는 전기 신호를 받는 전기 신호 취득부(61)와, 제2 해석부(20)를 제어하는 계산기(40)를 구비한다. 제1 조사광(L1)에 의해서 제1 주면(D1)에 형성되는 제1 조사 영역(A1)의 크기는, 제2 조사광(L2)에 의해서 제2 주면(D2)에 형성되는 제2 조사 영역(A2)의 크기와 상이하다. 계산기(40)는, 제2 조사 영역(A2)의 전체가, 제1 조사 영역(A1)에 중복된 상태를 유지하면서, 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)을 조사시킨다.

반도체 디바이스(D)를 해석하는 반도체 고장 해석 방법은, 반도체 디바이스(D)의 제1 주면(D1)에 설정된 제1 경로(R1)를 따라서 조사되는 제1 조사광(L1)을 위한 제1 조사 조건과, 제1 주면(D1)의 뒤편인 제2 주면(D2)에 설정된 제2 경로(R2)를 따라서 조사되는 제2 조사광(L2)을 위한 제2 조사 조건을 준비하는 설정 공정 S100과, 설정 공정 S100에서 설정한 제1 조사 조건 및 제2 조사 조건에 따라서, 반도체 디바이스(D)에 대해서 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)을 조사하면서, 반도체 디바이스(D)가 출력하는 전기 신호를 취득하는 해석 공정 S120을 가진다. 설정 공정 S100에서는, 제1 조사광(L1)에 의해서 제1 주면(D1)에 형성되는 제1 조사 영역(A1)의 크기가, 제2 조사광(L2)에 의해서 제2 주면(D2)에 형성되는 제2 조사 영역(A2)의 크기와 상이하도록, 제1 조사 조건 및 제2 조사 조건을 설정한다. 해석 공정 S120에서는, 제2 조사 영역(A2)의 전체가 제1 조사 영역(A1)에 중복된 상태를 유지하면서, 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)을 조사한다.

반도체 디바이스(D)에 대해서 양측에 배치된 제1 광학계(12) 및 제2 광학계(22)에 의해서 광 주사를 수반하는 고장 해석에서는, 반도체 디바이스(D)의 양측에 배치된 제1 광학계(12) 및 제2 광학계(22)에 의한 광 스폿의 위치를 일치시키면서 주사하려고 하면, 제어의 정밀도로부터 어려운 경우가 있다. 그 때문에, 제1 광학계(12)의 광축과 제2 광학계(22)의 광축이 완전하게 일치하지 않는 경우여도, 광 스폿인 광 조사 영역을 중복시키는 것이 바람직하다.

반도체 고장 해석 장치(1) 및 반도체 고장 해석 방법은, 반도체 디바이스(D)가 구비하는 제1 주면(D1)에 제1 조사광(L1)을 조사함과 아울러, 제2 주면(D2)에 제2 조사광(L2)을 조사한다. 제1 조사 영역(A1)의 크기는 제2 조사 영역(A2)의 크기와 상이하다. 그 결과, 제1 조사 영역(A1)과 제2 조사 영역(A2) 중, 작은 쪽인 제2 조사 영역(A2)의 전체를, 큰 쪽인 제1 조사 영역(A1)에 중복시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 반도체 디바이스(D)를 제1 주면(D1)과 제2 주면(D2)의 양측으로부터 확실히 광 자극을 줄 수 있다. 따라서, 광 자극의 영향을 받은 전기 신호가 반도체 디바이스(D)로부터 출력되므로, 고장 지점을 확실히 가시화할 수 있다. 즉, 반도체 고장 해석 장치(1) 및 반도체 고장 해석 방법은, 반도체 디바이스(D)의 고장 지점을 양호하게 검출할 수 있다.

반도체 고장 해석 장치(1) 및 반도체 고장 해석 방법에서는, 반도체 디바이스(D)에 대해서 양측에 배치된 제1 광학계(12) 및 제2 광학계(22)에 의한 광 스폿의 크기를 서로 상이하게 한다. 그 결과, 제1 광학계(12) 및 제2 광학계(22)의 광축이 일치하지 않는 경우여도 광 조사 영역은 중복된 상태를 유지할 수 있다.

구체적인 예시를 들어, 해석 장치(1) 및 해석 방법의 작용 효과를 상세하게 설명한다. 예를 들면, 제1 예로서, 도 2의 (a)에 나타내는 것처럼, 제1 조사 영역(A1)이 제1 경로(R1)로부터 벗어나지 않고 이동함과 아울러, 제2 조사 영역(A2)도 제2 경로(R2)로부터 벗어나지 않고 이동하는 경우를 들 수 있다. 제2 예로서, 도 2의 (b) 및 도 2의 (c)에 나타내는 것처럼, 제1 조사 영역(A1)은 제1 경로(R1)로부터 벗어나지 않고 이동하지만, 제2 조사 영역(A2)이 제2 경로(R2)로부터 벗어나면서 이동하는 경우를 들 수 있다.

도 2의 (b)에 나타내는 것처럼, 제1 조사 영역(A1)과 제2 조사 영역(A2)이 서로 일치하는 경우에 대해 설명한다. 제2 조사 영역(A2)이 제2 경로(R2)로부터 벗어나면서 이동하면, 중복 영역(AL12)과, 제1 비중복 영역(AL1)과, 제2 비중복 영역(AL2)이 발생한다. 중복 영역(AL12)은 제1 조사광(L1)과 제2 조사광(L2)이 조사된다. 제1 비중복 영역(AL1)은 제1 조사광(L1)만이 조사된다. 제2 비중복 영역(AL2)은 제2 조사광(L2)만이 조사된다. 제2 조사 영역(A2)이 제2 경로(R2)로부터 벗어나면서 이동하는 상태와 이상적인 경우(도 2의 (a) 참조)를 비교한다. 이상적인 경우란, 제1 조사 영역(A1)과 제2 조사 영역(A2)이 서로 일치한 상태에서 이동하는 경우를 말한다. 제2 조사 영역(A2)이 제2 경로(R2)로부터 벗어나면서 이동하는 상태에서는, 중복 영역(AL12)의 면적은, 제1 비중복 영역(AL1)의 면적만큼 감소한다. 고장 지점의 가시화는, 중복 영역(AL12)에서 이루어진다. 따라서, 제1 비중복 영역(AL1)에 의해서 고장 지점의 가시화가 가능한 영역이 감소해 버린다.

도 2의 (c)에 나타내는 것처럼, 제1 조사 영역(A1)에 대해서 제2 조사 영역(A2)이 큰 경우에 대해 설명한다. 제1 조사 영역(A1)이 제1 경로(R1)로부터 벗어나면서 이동했을 경우여도, 제2 조사 영역(A2)은 제1 조사 영역(A1)에 항상 중복된다. 즉, 제2 조사 영역(A2)에 대해서 제1 조사 영역(A1)이 큰 경우에는, 도 2의 (a)와 같이 이상적인 동작에 의해서 얻어지는 중복 영역(AL12)과 동일한 면적을 가진 중복 영역(AL12)이 얻어진다. 따라서, 조사광의 위치가 경로로부터 벗어났다고 해도, 고장 지점을 가시화할 수 있는 중복 영역(AL12)은, 줄어 들지 않는다.

반도체 고장 해석 장치(1)에 있어서, 제2 조사 영역(A2)의 크기는, 제1 조사 영역(A1)의 크기보다 작다. 계산기(40)는 제2 해석부(20)에 대해서 제어 신호를 출력한다. 이 구성에 의하면, 제2 조사 영역(A2)의 전체를 제1 조사 영역(A1)에 대해서 확실히 중복시킬 수 있다.

반도체 고장 해석 장치(1)의 제1 해석부(10)는, 제1 경로(R1)를 따라서 제1 조사 영역(A1)이 이동하도록, 제1 조사광(L1)을 반사하는 제1 광 주사부(12s)를 가진다. 제2 해석부(20)는 제2 경로(R2)를 따라서 제2 조사 영역(A2)이 이동하도록, 제2 조사광(L2)을 반사하는 제2 광 주사부(22s)를 가진다. 계산기(40)는 제1 조사 영역(A1)의 크기와 제2 조사 영역(A2)의 크기에 기초하는 비율을 이용하여, 제1 광 주사부(12s) 및 제2 광 주사부(22s)를 제어한다. 이 구성에 의해서도, 제1 조사 영역(A1)의 전체를 제2 조사 영역(A2)에 대해서 확실히 중복시킬 수 있다.

반도체 고장 해석 장치(1)의 제1 해석부(10)는, 제1 조사광(L1)을 발생시키는 제1 조사광 광원(11)과, 제1 조사광(L1)을 제1 조사광 광원(11)으로부터 제1 주면(D1)으로 안내하는 제1 대물 렌즈(12a)를 가진다. 제2 해석부(20)는 제2 조사광(L2)을 발생시키는 제2 조사광 광원(21)과, 제2 조사광(L2)을 제2 조사광 광원(21)으로부터 제2 주면(D2)으로 안내하는 제2 대물 렌즈(22a)를 가진다. 제1 조사 영역(A1)의 크기와 제2 조사 영역(A2)의 크기의 상위는, 제1 대물 렌즈(12a)의 광학 특성인 배율과 제2 대물 렌즈(22a)의 광학 특성인 배율의 상위에 의해서 발생한다. 이 구성에 의하면, 대물 렌즈의 배율의 선택에 의해서, 제1 조사 영역(A1)의 크기와 제2 조사 영역(A2)의 크기의 상위를 발생시킬 수 있다.

＜제2 실시 형태의 반도체 고장 해석 장치＞

제2 실시 형태에 따른 반도체 고장 해석 장치는, EOP 해석 또는 EOFM 해석(Electro-Optical Frequency Mapping) 이라고 칭해지는 광 프로빙 기술에 의해 고장 지점을 특정한다. EOFM 해석을 이용하여, 광학 프로브 열반사율 이미지 매핑(optical probed thermo-reflectance image mapping:OPTIM)을 행해도 된다. 광 프로빙 기술은 목적으로 한 주파수로 동작하고 있는 회로의 부위를 특정한다. 광 프로빙 기술에서는, 광원으로부터 조사된 광을 집적 회로에 조사한다. 집적 회로에서 반사된 광은, 광 센서에 의해 검출된다. 광 센서로부터 출력되는 검출 신호로부터, 목적으로 하는 주파수를 가진 신호 성분을 추출한다. 추출한 신호 성분의 진폭 에너지는, 시간적인 경과로서 표시된다. 추출한 신호 성분의 진폭 에너지는, 2 차원의 맵으로서 표시된다.

광 프로빙 기술은 구동 중인 반도체 디바이스(D)로부터의 광 강도의 변조에 기초하여, 반도체 디바이스(D)의 고장을 해석한다. 반도체 고장 해석 장치는 소정의 변조 주파수를 가진 전기 신호를 반도체 디바이스(D)에 인가한다. 변조 주파수는 열원의 위치를 특정하는 해석에 이용되는 자극 신호의 주파수보다도 높은 경우가 많다. 예를 들면, 반도체 고장 해석 장치는, 자극 신호로서 반도체 디바이스(D)의 구동 신호와 동등한 주파수의 구동 전류를 가한다.

광 프로빙 기술은 구동 중인 반도체 디바이스(D)로부터의 광 강도의 변조에 기초하므로, 조사광에 따라 발생하는 반사광을 해석에 이용한다. 해석 장치(1A)가 취득하는 정보는, 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)이 조사되고 있을 때 반도체 디바이스(D)가 출력하는 전기 신호는 아니다. 해석 장치(1A)가 취득하는 정보는, 제1 응답광(H1)임과 아울러 제2 응답광(H2)이다. 제1 응답광(H1)은 제1 조사광(L1)이 제1 주면(D1)에서 반사됨으로써 발생한다. 제2 응답광(H2)은 제2 조사광(L2)이 제2 주면(D2)에서 반사됨으로써 발생한다.

도 8에 나타내는 것처럼, 제2 실시 형태의 반도체 고장 해석 장치(이하, 「해석 장치(1A)」라고 칭함)는, 제1 해석부(10A)와, 제2 해석부(20A)와, 디바이스 배치부(30)와, 계산기(40)와, 자극 신호 인가부(60)를 포함한다. 제2 실시 형태의 해석 장치(1A)는, 제1 실시 형태의 해석 장치(1)가 가진 전기 신호 취득부(61)를 구비하지 않는다.

제1 해석부(10A)는 제1 조사광 광원(11A)과, 제1 광학계(12A)와, 제1 XYZ 스테이지(13A)와, 제1 카메라(14A)를 가진다. 제1 조사광 광원(11A)은 EOP 해석 또는 EOFM 해석을 위한 조사광으로서, 비코히런트 광을 발생시킨다. 제1 조사광 광원(11A)이 출력하는 광은, 예를 들면 530nm 이상의 파장대의 광이다. 제1 조사광 광원(11A)이 출력하는 광은, 바람직하게는 1064nm 이상의 파장대의 광이다. 제1 광학계(12A)는 제1 실시 형태의 제1 광학계(12)와 마찬가지이다. 제1 광학계(12A)의 제1 대물 렌즈(12a)의 배율은, 제2 광학계(22A)의 제2 대물 렌즈(22a)의 배율보다 낮다. 제1 카메라(14A)는 제1 주면(D1)으로부터의 제1 응답광(H1)을 검출 가능한 구성을 가진다.

제2 해석부(20A)는 제2 조사광 광원(21A)과, 제2 광학계(22A)와, 제2 카메라(24A)를 가진다. 제2 조사광 광원(21A)도, 제1 조사광 광원(11A)과 마찬가지로, 비코히런트 광을 발생한다. 제2 광학계(22A)는 제1 실시 형태의 제2 광학계(22)와 마찬가지이다. 제2 광학계(22A)의 제2 대물 렌즈(22a)의 배율은, 제1 광학계(12A)의 제1 대물 렌즈(12a)의 배율보다 높다. 제2 카메라(24A)는 제2 주면(D2)으로부터의 제2 응답광(H2)을 검출 가능한 구성을 가진다.

제2 실시 형태의 해석 장치(1A)는 제1 대물 렌즈(12a)의 배율과 제2 대물 렌즈(22a)의 배율이 서로 상이하다. 해석 장치(1)와 마찬가지로, 제1 조사 영역(A1)의 크기와 제2 조사 영역(A2)의 크기는 서로 상이하다(도 2 참조). 따라서, 제2 조사광(L2)이 예정된 제2 경로(R2)로부터 어긋났다고 해도, 중복 영역(AL)은 좁게 되지 않는다. 따라서, 제2 실시 형태의 해석 장치(1A)는 고장 지점을 확실히 가시화할 수 있다.

제1 해석부(10A) 및 제2 해석부(20A) 중 어느 일방은, 고장 지점을 나타내는 마크를 부여하는 기능을 가져도 된다. 제1 해석부(10A) 및 제2 해석부(20A) 중 어느 일방은, 제1 실시 형태의 마킹 광원(26)을 가져도 된다.

＜제2 실시 형태의 반도체 고장 해석＞

다음으로, 해석 장치(1A)의 해석 처리에 대해 설명한다. 도 9는 해석 장치(1A)를 이용한 해석 처리의 주요한 공정을 나타내는 플로우도이다.

＜설정 공정 S100A＞

제2 실시 형태의 설정 공정 S100A은, 제1 실시 형태의 설정 공정 S100과 동일하다. 설정 공정 S100A에서는, 제2 대물 렌즈(22a)의 배율이 제1 대물 렌즈(12a)의 배율보다도 커지도록, 렌즈를 선택한다.

＜얼라이먼트 공정 S110A＞

제2 실시 형태의 얼라이먼트 공정 S110A는, 제1 실시 형태의 얼라이먼트 공정 S110과 동일하다.

＜해석 공정 S120A＞

다음으로, 반도체 디바이스(D)의 고장 지점을 특정한다(S120A). 제1 해석부(10A)는 제1 조사광 광원(11A)이 발생시키는 제1 조사광(L1)을 제1 광 주사부(12s)에 의해서 반도체 디바이스(D)의 제1 주면(D1)에 조사한다. 제2 해석부(20A)는 제2 조사광 광원(21A)이 발생시키는 제2 조사광(L2)을 제2 광 주사부(23s)에 의해서 반도체 디바이스(D)의 제2 주면(D2)에 조사한다. 계산기(40)는 제1 조사 영역(A1)과 제2 조사 영역(A2)이 서로 중복된 상태를 유지하면서, 제2 경로(R2)를 따라서 제2 조사 영역(A2)이 이동하도록 제2 광 주사부(22s)를 제어한다. 제1 해석부(10A)는 제2 해석부(20A)로부터 출력되는 제어 신호에 따라서, 제1 조사 영역(A1)과 제2 조사 영역(A2)이 중복된 상태를 유지하면서, 제1 경로(R1)를 따라서 제1 조사 영역(A1)이 이동하도록 제1 광 주사부(12s)가 동작한다.

제2 조사광(L2)은 반도체 디바이스(D)의 제2 주면(D2)에서 반사된다. 반사된 광은, 제2 응답광(H2)으로서 제2 해석부(20A)에 입사된다. 제2 응답광(H2)은 제2 카메라(24A)에 의해서 검출된다. 제2 카메라(24A)는 제2 응답광(H2)에 기초하는 정보를 계산기(40)에 출력한다. 제1 조사광(L1)에 대해서도, 제2 조사광(L2)과 마찬가지의 과정을 거쳐서, 제1 응답광(H1)에 기초하는 정보로서 최종적으로 계산기(40)에 출력된다.

다음으로, 자극 신호 인가부(60)는 반도체 디바이스(D)에 대해서 테스트 패턴 등의 자극 신호를 출력한다. 제1 해석부(10A)는 자극 신호를 받은 반도체 디바이스(D)에 대해서 제1 조사광(L1)을 조사한다. 제2 해석부(20A)는 자극 신호를 받은 반도체 디바이스(D)에 대해서 제2 조사광(L2)을 조사한다. 이 동작에서는, 유저가 선택한 조사 위치에 제1 조사광(L1) 및 제2 조사광(L2)이 조사된다. 유저는 표시부(41d)에 표시된 광학 반사 이미지를 보면서, 입력부(41e)를 이용하여 조사 위치를 계산기(40)에 입력할 수 있다. 제1 카메라(14A)는 자극 신호를 받고 있는 반도체 디바이스(D)로부터의 제1 응답광(H1)을 검출한다. 제2 카메라(24A)는 자극 신호를 받고 있는 반도체 디바이스(D)로부터의 제2 응답광(H2)을 검출한다. 제1 카메라(14A)는 계산기(40)에 제1 응답광(H)에 기초하는 정보를 계산기(40)에 출력한다. 제2 카메라(24A)는 계산기(40)에 제2 응답광(H2)에 기초하는 정보를 계산기(40)에 출력한다.

자극 신호를 받고 있는 반도체 디바이스(D)에서는, 반도체 디바이스(D)를 구성하는 소자가 동작하고 있다. 소자가 동작하고 있는 반도체 디바이스(D)로부터의 응답광은, 소자의 동작에 따라서 변조되어 있다.

계산기(40)의 화상 처리부(41h)는, 제1 카메라(14A) 및 제2 카메라(24A)가 출력한 검출 신호를 이용하여, 신호 파형을 생성한다. 화상 처리부(41h)는 표시부(41d)에 신호 파형을 표시한다. 계산기(40)는 광학 반사 이미지에 기초하여 조사 위치를 바꾸면서, 검출 신호를 취득함과 아울러 신호 파형을 생성한다. 생성한 신호 파형을 이용하면, 고장 위치를 특정할 수 있다.

화상 처리부(41h)는 전기 광학 주파수 매핑 화상(EOFM 화상)을 생성해도 된다. EOFM 화상이란, 테스트 패턴 등의 자극 신호와 검출 신호의 위상차 정보를, 조사 위치에 관련지어 화상화한 것이다. 위상차 정보는 검출 신호로부터 추출한 교류 성분으로부터 구할 수 있다. 교류 성분과 동시에 추출한 직류 성분을 조사 위치에 관련지어 화상화함으로써 광학 반사 이미지를 얻을 수 있다. 광학 반사 이미지에 EOFM 화상을 중첩시킨 중첩 화상은, 해석 화상으로서 이용할 수 있다.

＜마킹 공정 S130A＞

제1 실시 형태의 마킹 공정 S130A는, 제1 실시 형태의 마킹 공정 S130A와 동일하다.

＜작용 효과＞

제2 실시 형태의 해석 장치(1A)에 의해서도, 제1 실시 형태의 해석 장치(1)와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다. 제2 실시 형태의 해석 장치(1A)도, 고장 지점을 확실히 가시화시키는 중복 영역(AL12)의 감소를 억제한다. 그 결과, 제2 실시 형태의 해석 장치(1A)는 반도체 디바이스(D)의 고장 지점을 양호하게 검출한다.

본 발명은 상기의 제1 실시 형태의 반도체 고장 해석 장치(1) 및 제2 실시 형태의 반도체 고장 해석 장치(1A)로 한정되지 않는다. 제1 실시 형태의 설명에서 언급한 것처럼, 제1 조사 영역(A1)의 크기와 제2 조사 영역(A2)의 크기를 상이하게 하는 구성은, 제1 대물 렌즈(12a) 및 제2 대물 렌즈(22a)의 배율이 상위일 필요는 없다.

대물 렌즈의 배율을 다르게 하는 구성은, 광학 부재의 광학 특성을 상이하게 하는 것이었다. 환언하면, 제1 해석부(10)를 구성하는 광학 부재와, 제2 해석부(20)를 구성하는 광학 부재가 서로 상이하다고도 할 수 있다. 「부재가 상이하다」에는, 제1 실시 형태와 같이 광학 특성이 상이하다고 하는 경우도 있을 수 있다. 「부재가 상이하다」에는, 제1 해석부(10)가 가지는 광학 부재의 구성과 제2 해석부(20)가 가지는 광학 부재의 구성이 상이한 경우도 있을 수 있다. 이러한 구성을 변형예 1~4로서 설명한다.

제1 해석부(10) 및 제2 해석부(20)를 구성하는 광학 부재의 광학 특성이 서로 동일해도, 광학 부재의 배치를 상이하게 함으로써 제1 조사 영역(A1)의 크기와 제2 조사 영역(A2)의 크기를 상이하게 하는 것도 가능하다. 이러한 구성을 변형예 5~7로서 설명한다.

제1 해석부(10) 및 제2 해석부(20)를 구성하는 광학 부재의 광학 특성 및 배치가 서로 동일해도, 제1 경로(R1) 및 제2 경로(R2)를 서로 상이하게 함으로써, 제1 조사 영역(A1)의 크기와 제2 조사 영역(A2)의 크기를 상이하게 하는 것도 가능하다. 이러한 구성을 변형예 8로서 설명한다.

＜변형예 1＞

도 10은 변형예 1의 반도체 고장 해석 장치(1B)의 제1 광학계(12B) 및 제2 광학계(22B)를 나타낸다. 변형예 1에서는, 광학 부품의 광학 특성이 서로 상이하다. 상이한 광학 부품은, 제1 대물 렌즈(12aB) 및 제2 대물 렌즈(22aB)이다. 상이한 광학 특성은, 개구수(NA)이다. 예를 들면, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제2 조사 영역(A2)의 크기를 제1 조사 영역(A1)의 크기보다 작게 한다고 가정한다. 이 경우에는, 제2 대물 렌즈(22aB)의 개구수(NA)를 제1 대물 렌즈(12aB)의 개구수(NA)보다 작게 하면 된다. 이러한 광학 특성의 상위에 의하면, 제1 대물 렌즈(12aB)로부터 제1 주면(D1)까지의 거리 K1과 제2 대물 렌즈(22aB)로부터 제2 주면(D2)까지의 거리 K2를 동일하게 한 상태에서, 제2 조사 영역(A2)의 크기를 제1 조사 영역(A1)의 크기보다 작게 할 수 있다.

제1 대물 렌즈(12aB) 및 제2 대물 렌즈(22aB)의 개구수(NA)를 대신하여, 제1 조사광 광원(11) 및 제2 조사광 광원(21)의 개구수(NA)를 상이하게 해도 된다.

＜변형예 2＞

도 11은 변형예 2의 반도체 고장 해석 장치(1C)의 제1 광학계(12C) 및 제2 광학계(22C)를 나타낸다. 변형예 2에서는, 광학 부품의 구성이 서로 상이하다. 상이한 광학 부품은, 제1 대물 렌즈(12aC) 및 제2 대물 렌즈(22aC)이다. 제1 대물 렌즈(12aC)는 렌즈(12a1)와, 제1 동공(12a2)를 가진다. 제1 동공(12a2)은, 예를 들면, 관통 구멍을 가진 원판 부재이다. 제1 동공(12a2)은 렌즈(12a1)에 들어가는 제1 조사광(L1)을 좁힌다. 제2 대물 렌즈(22aC)는 렌즈(22a1)와, 제2 동공(22a2)을 가진다. 제2 동공(22a2)도 관통 구멍을 가진 원판 부재이다. 제2 동공(22a2)은 렌즈(22a1)에 들어가는 제2 조사광(L2)을 좁힌다. 예를 들면, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제2 조사 영역(A2)의 크기를 제1 조사 영역(A1)의 크기보다 작게 한다고 가정한다. 이 경우에는, 제2 동공(22a2)의 관통 구멍의 내경(개구 지름)을, 제1 동공(12a2)의 관통 구멍의 내경(개구 지름)보다도 작게 하면 된다. 이러한 구성의 상위에 의해서도, 변형예 1과 마찬가지로, 제1 대물 렌즈(12aC)로부터 제1 주면(D1)까지의 거리 K1과 제2 대물 렌즈(22aC)로부터 제2 주면(D2)까지의 거리 K2를 동일하게 한 상태에서, 제2 조사 영역(A2)의 크기를 제1 조사 영역(A1)의 크기보다 작게 할 수 있다.

＜변형예 3＞

도 12는 변형예 3의 반도체 고장 해석 장치(1D)의 제1 광학계(12D) 및 제2 광학계(22D)를 나타낸다. 변형예 3에서는, 광학 부품의 구성이 서로 상이하다. 상이한 광학 부품은 제1 조리개(11t) 및 제2 조리개(21t)이다. 제1 조리개(11t)는 제1 조사광 광원(11)으로부터 제1 광 주사부(12s)까지의 사이의 광로 상에 배치되어 있다. 제1 조리개(11t)는 관통 구멍을 가진 원판 부재이다. 제2 조리개(21t)는 제2 조사광 광원(21)으로부터 제2 광 주사부(22s)까지의 사이의 광로 상에 배치되어 있다. 제2 조리개(21t)도 관통 구멍을 가진 원판 부재이다. 예를 들면, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제2 조사 영역(A2)의 크기를 제1 조사 영역(A1)의 크기보다 작게 한다고 가정한다. 이 경우에는, 제2 조리개(21t)의 관통 구멍의 내경(개구 지름)을, 제1 조리개(11t)의 관통 구멍의 내경(개구 지름) 보다도 작게 하면 된다. 이 구성에 의하면, 제1 조리개(11t)에 의해서 좁혀진 제1 조사광(L1)이 제1 대물 렌즈(12aD)의 제1 동공(12a2)에 들어간다. 제2 조리개(21t)에 의해서 좁혀진 제2 조사광(L2)이 제2 대물 렌즈(22aD)의 제2 동공(22a2)에 들어간다. 이러한 구성의 상위에 의해서도, 변형예 1과 마찬가지로, 제1 대물 렌즈(12aD)로부터 제1 주면(D1)까지의 거리 K1과 제2 대물 렌즈(22aD)로부터 제2 주면(D2)까지의 거리 K2를 동일하게 한 상태에서, 제2 조사 영역(A2)의 크기를 제1 조사 영역(A1)의 크기보다 작게 할 수 있다.

＜변형예 4＞

도 13은 변형예 4의 반도체 고장 해석 장치(1E)의 제1 광학계(12E) 및 제2 광학계(22E)를 나타낸다. 변형예 3에서는, 광학 부품의 구성이 서로 상이하다. 상이한 광학 부품은 제1 파이버(12r) 및 제2 파이버(22r)이다. 제1 광학계(12E)는 제1 대물 렌즈(12a)를 대신하여 제1 파이버(12r)를 가진다. 제1 파이버(12r)는 제1 조사광 광원(11)으로부터 제1 광 주사부(12s)에 제1 조사광(L1)을 안내한다. 제1 파이버(12r)로부터 출사된 제1 조사광(L1)의 광 지름은, 제1 파이버(12r)의 코어 지름에 대응한다. 제1 파이버(12r)로부터 출사된 제1 조사광(L1)은, 제1 파이버(12r)의 코어 지름에 대응하는 광 지름을 유지한 채로, 제1 광 주사부(12s)에 입사된다. 제1 광 주사부(12s)에 입사된 제1 조사광(L1)은, 제1 주면(D1)에 이른다. 제2 광학계(22E)도, 제2 대물 렌즈(22a)를 대신하여 제2 파이버(22r)를 가진다. 제2 파이버(22r)로부터 출사된 제2 조사광(L2)은, 제2 파이버(22r)의 코어 지름에 대응하는 광 지름을 유지한 채로, 제2 광 주사부(22s)에 입사된다. 제2 광 주사부(22s)에 입사된 제2 조사광(L2)은, 제2 주면(D2)에 이른다. 제1 파이버(12r)는 멀티 모드 파이버인데 반해, 제2 파이버(22r)는 싱글 모드 파이버인 점에서, 상위하다. 멀티 모드 파이버의 코어 지름은, 싱글 모드 파이버의 코어 지름보다도 크다. 따라서, 멀티 모드 파이버인 제1 파이버(12r)로부터 조사되는 제1 조사광(L1)의 광 지름은, 싱글 모드 파이버인 제2 파이버(22r)로부터 조사되는 제2 조사광(L2)의 광 지름보다, 커진다. 이러한 구성의 상위에 의해서도, 제2 조사 영역(A2)의 크기를 제1 조사 영역(A1)의 크기보다 작게 할 수 있다.

기타 예시로서, 예를 들면, 큰 조사 영역을 형성하는 광학계는, 나선 편광 필터를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 광학계로부터 반도체 디바이스(D)에 조사되는 조사광은, 이른바 벡터 빔이 된다. 이러한 구성에 의하면, 조사광이 다중 링 모양으로 되므로, 조사 영역을 크게 할 수 있다.

이하, 광학 부재의 배치가 서로 상이한 변형예 5~7에 대해 설명한다.

＜변형예 5＞

도 14는 변형예 5의 반도체 고장 해석 장치(1F)의 제1 광학계(12F) 및 제2 광학계(22F)를 나타낸다. 변형예 5에서는, 제1 광학계(12F)가 가진 광학 부품의 배치와 제2 광학계(22F)가 가진 광학 부품의 배치가 서로 상이하다. 배치가 상이한 광학 부품은 제1 대물 렌즈(12aF) 및 제2 대물 렌즈(22aF)이다. 제1 대물 렌즈(12aF)의 광학 특성은, 제2 대물 렌즈(22aF)의 광학 특성과 동일하다. 제1 대물 렌즈(12aF)의 배율은, 제2 대물 렌즈(22aF)의 배율과 동일하다. 제1 대물 렌즈(12aF)의 개구수(NA)도, 제2 대물 렌즈(22aF)의 개구수(NA)와 동일하다. 제1 대물 렌즈(12aF)의 제1 초점 거리 F1도, 제2 대물 렌즈(22aF)의 제2 초점 거리 F2와 동일하다. 변형예 5에서는, 반도체 디바이스(D)를 기준으로 한 제1 대물 렌즈(12aF)의 위치와 제2 대물 렌즈(22aF)의 위치가 서로 상이하다. 구체적으로는, 반도체 디바이스(D)의 제1 주면(D1)으로부터 제1 대물 렌즈(12aF)까지의 거리 K1과, 반도체 디바이스(D)의 제2 주면(D2)으로부터 제2 대물 렌즈(22aF)까지의 거리 K2가 서로 상이하다. 변형예 5에서는, 제1 대물 렌즈(12aF)의 광축(Q12)은, 제2 대물 렌즈(22aF)의 광축(Q22)과 중복된다. 제1 대물 렌즈(12aF)의 광축(Q12)은, 제2 대물 렌즈(22aF)의 광축(Q22)과 일치한다. 예를 들면, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제2 조사 영역(A2)의 크기를 제1 조사 영역(A1)의 크기보다 작게 한다고 가정한다. 이 경우에는, 거리 K2를 거리 K1보다 크게 하면 된다. 이 구성에 의하면, 제1 광학계(12F)를 구성하는 광학 부재와, 제2 광학계(22F)를 구성하는 광학 부재를 공통화한 구성이어도, 제2 조사 영역(A2)의 크기를 제1 조사 영역(A1)의 크기보다 작게 할 수 있다.

＜변형예 6＞

도 15는 변형예 6의 반도체 고장 해석 장치(1G)의 제1 광학계(12G) 및 제2 광학계(22G)를 나타낸다. 변형예 6에서는, 제1 광학계(12G)가 가진 광학 부품의 배치와 제2 광학계(22G)가 가진 광학 부품의 배치가 서로 상이하다. 배치가 상이한 광학 부품은, 제1 대물 렌즈(12aG) 및 제2 대물 렌즈(22aG)이다. 변형예 5와 마찬가지로, 제1 대물 렌즈(12aG)의 광학 특성(배율, NA, 초점 거리)과 제2 대물 렌즈(22aG)의 광학 특성(배율, NA, 초점 거리)은 서로 동일할 수 있다. 변형예 5에서는, 제1 대물 렌즈(12aF)의 광축(Q12)은, 제2 대물 렌즈(22aF)의 광축(Q22)과 일치하고 있었다. 이것에 대해서, 변형예 6에서는, 제1 대물 렌즈(12aG)의 광축(Q12)은, 제2 대물 렌즈(22aG)의 광축(Q22)과 일치하지 않는다. 구체적으로는, 작은 쪽의 조사 영역을 형성하는 제2 대물 렌즈(22aG)의 광축(Q22)은, 제2 주면(D2)에 대해서 직교한다. 그렇게 하면, 제2 조사 영역(A2)의 형상은, 원이다. 한편, 큰 쪽의 조사 영역을 형성하는 제1 대물 렌즈(12aG)의 광축(Q22)은, 제1 주면(D1)에 대해서 직교하지 않는다. 광축(Q22)은 제1 주면(D1)의 법선에 대해서 기울어져 있다. 그렇게 하면, 제1 조사 영역(A1)의 형상은, 예를 들면, 원추를 비스듬하게 절단했을 때 나타나는 타원이다. 이 구성에 의해서도, 제1 광학계(12G)를 구성하는 광학 부재와, 제2 광학계(22G)를 구성하는 광학 부재를 공통화한 구성이어도, 제2 조사 영역(A2)의 크기를 제1 조사 영역(A1)의 크기보다 작게 할 수 있다.

＜변형예 7＞

도 16은 변형예 7의 반도체 고장 해석 장치(1H)의 제1 광학계(12H) 및 제2 광학계(22H)를 나타낸다. 변형예 7에서는, 제1 광학계(12H)가 가진 광학 부품의 배치와 제2 광학계(22H)가 가진 광학 부품의 배치가 서로 상이하다. 제1 광학계(12H)는 한 쌍의 제1 파이버(12ka, 12kb)를 가진다. 도 15에서는 2개의 제1 파이버(12ka, 12kb)를 도시하고 있다. 그러나, 제1 광학계(12H)가 가진 제1 파이버의 수는, 2개 이상이어도 된다. 제1 파이버의 수는 제2 파이버의 수보다 많으면 된다. 제1 광학계(12H)는 파이버의 수에 대응하는 제1 조사광 광원(11a, 11b)을 가진다. 제1 광학계(12H)는 1대의 광원으로부터, 복수의 파이버에 조사광을 공급하는 것이어도 된다. 제1 파이버(12ka)의 광축은, 제1 파이버(12kb)의 광축에 대하여 병행하여 시프트되어 있다. 제1 조사광 광원(11a)이 발생시킴과 아울러 제1 파이버(12ka)로부터 조사된 제1 조사광(L1a)은, 제1 조사 영역(A1a)을 형성한다. 제1 조사광 광원(11b)이 발생시킴과 아울러 제1 파이버(12kb)로부터 조사된 제1 조사광(L1b)은, 제1 조사 영역(A1b)을 형성한다. 제1 조사 영역(A1a)은 제1 조사 영역(A1b)의 일부분에 중복되어 있다. 그 결과, 제1 조사 영역(A1a, A1b)에 의해서, 제1 조사 영역(A1)이 형성된다. 제2 광학계(22H)는 1개의 제2 파이버(22k)를 가진다. 변형예 7의 제1 파이버(12ka, 12kb) 및 제2 파이버(22k)는, 모두 동일한 광학 특성을 가진다. 예를 들면, 제1 파이버(12ka, 12kb) 및 제2 파이버(22k)는, 싱글 모드 파이버이다. 이러한 구성에 의하면, 큰 쪽의 조사 영역을 형성하는 광학계가 복수의 광 파이버를 가지고 있고, 각각의 광 파이버가 조사하는 조사광에 의해서, 큰 조사 영역을 형성할 수 있다. 따라서, 이 구성에 의해서도, 제1 광학계(12H)를 구성하는 광학 부재와, 제2 광학계(22H)를 구성하는 광학 부재를 공통화한 구성이어도, 제2 조사 영역(A2)의 크기를 제1 조사 영역(A1)의 크기보다 작게 할 수 있다.

이하, 제1 경로(R1)와 제2 경로(R2)가 서로 상이한 변형예 8에 대해 설명한다.

＜변형예 8＞

도 17은 변형예 8의 반도체 고장 해석 장치에 있어서의 제1 경로(R1)와 제2 경로(R2)를 나타낸다. 변형예 8에서는, 경로만이 다를 뿐이다. 변형예 8에서는, 제1 광학계를 구성하는 광학 부재와 제2 광학계를 구성하는 광학 부재는 공통이다. 변형예 8에서는, 광학 부품의 배치도 공통이다. 변형예 8은 제1 광학계 및 제2 광학계를 제어하는 계산기(40)의 제어에 의해서, 실현된다. 제1 실시 형태와 같이, 제2 조사 영역(A2)의 크기를 제1 조사 영역(A1)의 크기보다 작게 하는 경우를 예시한다. 제2 조사광(L2)의 조사 스폿(L2s)의 크기는, 제1 조사광(L1)의 조사 스폿(L1s)의 크기와 같다고 가정한다. 이제, 도 17의 (a)에 나타내는 것처럼 조사 스폿(L2s)은, 제2 경로(R2)를 따라서 직선 모양으로 이동시킨다. 제2 경로(R2)는 직선이다. 이것에 대해서, 조사 스폿(L1s)은 제2 경로(R2)를 교차하면서 진행하는 제1 경로(R1)를 따라서 이동시킨다. 보다 상세하게는, 제1 경로(R1)는 부분(R1a)과, 부분(R1b)을 포함한다. 부분(R1a)은 제2 경로(R2)의 진행 방향에 대해서 직교하는 방향으로 어긋난 상태에서 제2 경로(R2)의 진행 방향에 대해서 병행하여 진행한다. 부분(R1b)은 제2 경로(R2)에 대해서 직교하는 방향으로 진행한다. 도 17의 (b)에 나타내는 것처럼, 조사 스폿(L1s)보다도 큰 면적을 가진 제1 조사 영역(A1)이 형성된다. 변형예 8의 제1 조사 영역(A1)은, 조사 영역을 의사적으로 확대한 것이다. 이러한 경로의 설정은, 예를 들면, 일방의 경로 길이를 타방의 경로 길이보다도 길게 하는 것이라고도 할 수 있다. 이러한 경로의 설정은, 일방의 주사 속도를 타방의 주사 속도보다도 고속으로 설정하는 것이라고도 할 수 있다. 이러한 동작에 의하면, 제1 광학계를 구성하는 광학 부재와, 제2 광학계를 구성하는 광학 부재를 공통화한 구성이어도, 제2 조사 영역(A2)의 크기를 제1 조사 영역(A1)의 크기보다 작게 할 수 있다.

1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H…반도체 고장 해석 장치
10, 10A…제1 해석부
11, 11A, 11a, 11b…제1 조사광 광원(제1 광원)
20, 20A…제2 해석부
21, 21A…제2 조사광 광원(제2 광원) 61…전기 신호 취득부
A1, A1a, A1b…제1 조사 영역 A2…제2 조사 영역
D…반도체 디바이스 D1…제1 주면
D2…제2 주면 H1…제1 응답광
H2…제2 응답광 L1, L1a, L1b…제1 조사광
L2…제2 조사광 R1…제1 경로
R2…제2 경로 S100, S100A…설정 공정
S120…해석 공정

Claims (16)

1. 반도체 디바이스의 제1 주면에 설정된 제1 경로를 따라서 제1 조사광을 조사하는 제1 해석부와,
   상기 제1 주면의 뒤편인 제2 주면에 설정된 제2 경로를 따라서 제2 조사광을 조사하는 제2 해석부와,
   상기 제1 조사광 및 상기 제2 조사광이 조사되고 있는 상기 반도체 디바이스가 출력하는 전기 신호를 받는 전기 신호 취득부와,
   상기 제1 해석부 및 상기 제2 해석부 중 적어도 일방을 제어하는 제어부를 구비하고,
   상기 제1 조사광에 의해서 상기 제1 주면에 형성되는 제1 조사 영역의 크기는, 상기 제2 조사광에 의해서 상기 제2 주면에 형성되는 제2 조사 영역의 크기와 상이하고,
   상기 제어부는 상기 제1 조사 영역 및 상기 제2 조사 영역 중 일방의 전체가, 상기 제1 조사 영역 및 상기 제2 조사 영역 중 타방에 증복된 상태를 유지하면서, 상기 제1 조사광 및 상기 제2 조사광을 조사시키는 제어 신호를 출력하는, 반도체 고장 해석 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 조사 영역의 크기는, 상기 제1 조사 영역의 크기보다 작고,
   상기 제어부는 상기 제어 신호를 상기 제2 해석부에 대해서 출력하는, 반도체 고장 해석 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 해석부는 상기 제1 경로를 따라서 상기 제1 조사 영역이 이동하도록, 상기 제1 조사광을 반사하는 제1 광 주사부를 가지고,
   상기 제2 해석부는 상기 제2 경로를 따라서 상기 제2 조사 영역이 이동하도록, 상기 제2 조사광을 반사하는 제2 광 주사부를 가지고,
   상기 제어부는 상기 제1 조사 영역의 크기와 상기 제2 조사 영역의 크기에 기초하는 비율을 이용하여, 상기 제1 광 주사부 및 상기 제2 광 주사부를 제어하는, 반도체 고장 해석 장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 해석부는
   상기 제1 조사광을 발생시키는 제1 광원과,
   상기 제1 조사광을 상기 제1 광원으로부터 상기 제1 주면으로 안내하는 제1 광학 부재를 가지고,
   상기 제2 해석부는
   상기 제2 조사광을 발생시키는 제2 광원과,
   상기 제2 조사광을 상기 제2 광원으로부터 상기 제2 주면으로 안내하는 제2 광학 부재를 가지고,
   상기 제1 조사 영역의 크기와 상기 제2 조사 영역의 크기의 상위는, 상기 제1 광학 부재의 광학 특성과 상기 제2 광학 부재의 광학 특성의 상위에 의해서 발생하는, 반도체 고장 해석 장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 해석부는 상기 제1 조사 영역의 크기가 소정의 크기가 되도록 상기 제1 조사광을 상기 제1 주면에 집광하는 제1 렌즈를 가지고,
   상기 제2 해석부는 상기 제2 조사 영역의 크기가, 상기 제1 조사 영역의 크기와는 상이한 크기가 되도록 상기 제2 조사광을 상기 제2 주면에 집광하는 제2 렌즈를 가지고,
   상기 제1 렌즈의 배율은 상기 제2 렌즈의 배율과는 상이한, 반도체 고장 해석 장치.
6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 해석부는
   상기 제1 조사광을 발생시키는 제1 광원과,
   상기 제1 조사광을 상기 제1 광원으로부터 상기 제1 주면으로 안내하는 제1 광학 부재를 가지고,
   상기 제2 해석부는
   상기 제2 조사광을 발생시키는 제2 광원과,
   상기 제2 조사광을 상기 제2 광원으로부터 상기 제2 주면으로 안내하는 제2 광학 부재를 가지고,
   상기 제1 조사 영역의 크기와 상기 제2 조사 영역의 크기의 상위는, 상기 제1 광학 부재의 배치와 상기 제2 광학 부재의 배치의 상위에 의해서 발생하는, 반도체 고장 해석 장치.
7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 해석부는 상기 제1 경로를 따라서 상기 제1 조사 영역이 이동하도록, 상기 제1 조사광을 반사하는 제1 광 주사부를 가지고,
   상기 제2 해석부는 상기 제2 경로를 따라서 상기 제2 조사 영역이 이동하도록, 상기 제2 조사광을 반사하는 제2 광 주사부를 가지고,
   상기 제1 조사 영역의 크기와 상기 제2 조사 영역의 크기의 상위는, 상기 제1 경로와 상기 제2 경로의 상위에 의해서 발생하는, 반도체 고장 해석 장치.
8. 반도체 디바이스를 해석하는 반도체 고장 해석 방법으로서,
   상기 반도체 디바이스의 제1 주면에 설정된 제1 경로를 따라서 조사되는 제1 조사광을 위한 제1 조사 조건과, 상기 제1 주면의 뒤편인 제2 주면에 설정된 제2 경로를 따라서 조사되는 제2 조사광을 위한 제2 조사 조건을 준비하는 설정 공정과,
   상기 설정 공정에서 설정한 상기 제1 조사 조건 및 상기 제2 조사 조건에 따라서, 상기 반도체 디바이스에 대해서 상기 제1 조사광 및 상기 제2 조사광을 조사하면서, 상기 반도체 디바이스가 출력하는 전기 신호를 취득하는 해석 공정을 가지고,
   상기 설정 공정에서는, 상기 제1 조사광에 의해서 상기 제1 주면에 형성되는 제1 조사 영역의 크기가, 상기 제2 조사광에 의해서 상기 제2 주면에 형성되는 제2 조사 영역의 크기와 상이하도록, 상기 제1 조사 조건 및 상기 제2 조사 조건을 설정하고,
   상기 해석 공정에서는, 상기 제1 조사 영역 및 상기 제2 조사 영역 중 일방의 전체가, 상기 제1 조사 영역 및 상기 제2 조사 영역 중 타방에 증복된 상태를 유지하면서, 상기 제1 조사광 및 상기 제2 조사광을 조사하는, 반도체 고장 해석 방법.
9. 반도체 디바이스의 제1 주면에 설정된 제1 경로를 따라서 제1 조사광을 조사하는 제1 해석부와,
   상기 제1 주면의 뒤편인 제2 주면에 설정된 제2 경로를 따라서 제2 조사광을 조사하는 제2 해석부와,
   상기 제1 조사광에 따라 발생하는 상기 반도체 디바이스로부터의 제1 응답광을 받는 제1 광 검출부와,
   상기 제2 조사광에 따라 발생하는 상기 반도체 디바이스로부터의 제2 응답광을 받는 제2 광 검출부와,
   상기 제1 해석부 및 상기 제2 해석부 중 적어도 일방을 제어하는 제어부를 구비하고,
   상기 제1 조사광에 의해서 상기 제1 주면에 형성되는 제1 조사 영역의 크기는, 상기 제2 조사광에 의해서 상기 제2 주면에 형성되는 제2 조사 영역의 크기와 상이하고,
   상기 제어부는 상기 제1 조사 영역 및 상기 제2 조사 영역 중 일방의 전체가, 상기 제1 조사 영역 및 상기 제2 조사 영역 중 타방에 증복된 상태를 유지하면서, 상기 제1 조사광 및 상기 제2 조사광을 조사시키는 제어 신호를 출력하는, 반도체 고장 해석 장치.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 조사 영역의 크기는 상기 제1 조사 영역의 크기보다 작고,
    상기 제어부는 상기 제어 신호를 상기 제2 해석부에 대해서 출력하는, 반도체 고장 해석 장치.
11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 해석부는 상기 제1 경로를 따라서 상기 제1 조사 영역이 이동하도록, 상기 제1 조사광을 반사하는 제1 광 주사부를 가지고,
    상기 제2 해석부는 상기 제2 경로를 따라서 상기 제2 조사 영역이 이동하도록, 상기 제2 조사광을 반사하는 제2 광 주사부를 가지고,
    상기 제어부는 상기 제1 조사 영역의 크기와 상기 제2 조사 영역의 크기에 기초하는 비율을 이용하여, 상기 제1 광 주사부 및 상기 제2 광 주사부를 제어하는, 반도체 고장 해석 장치.
12. 청구항 9 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 해석부는
    상기 제1 조사광을 발생시키는 제1 광원과,
    상기 제1 조사광을 상기 제1 광원으로부터 상기 제1 주면으로 안내하는 제1 광학 부재를 가지고,
    상기 제2 해석부는
    상기 제2 조사광을 발생시키는 제2 광원과,
    상기 제2 조사광을 상기 제2 광원으로부터 상기 제2 주면으로 안내하는 제2 광학 부재를 가지고,
    상기 제1 조사 영역의 크기와 상기 제2 조사 영역의 크기의 상위는, 상기 제1 광학 부재의 광학 특성과 상기 제2 광학 부재의 광학 특성의 상위에 의해서 발생하는, 반도체 고장 해석 장치.
13. 청구항 9 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 해석부는 상기 제1 조사 영역의 크기가 소정의 크기가 되도록 상기 제1 조사광을 상기 제1 주면에 집광하는 제1 렌즈를 가지고,
    상기 제2 해석부는 상기 제2 조사 영역의 크기가, 상기 제1 조사 영역의 크기와는 상이한 크기가 되도록 상기 제2 조사광을 상기 제2 주면에 집광하는 제2 렌즈를 가지고,
    상기 제1 렌즈의 배율은 상기 제2 렌즈의 배율과는 상이한, 반도체 고장 해석 장치.
14. 청구항 9 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 해석부는
    상기 제1 조사광을 발생시키는 제1 광원과,
    상기 제1 조사광을 상기 제1 광원으로부터 상기 제1 주면으로 안내하는 제1 광학 부재를 가지고,
    상기 제2 해석부는
    상기 제2 조사광을 발생시키는 제2 광원과,
    상기 제2 조사광을 상기 제2 광원으로부터 상기 제2 주면으로 안내하는 제2 광학 부재를 가지고,
    상기 제1 조사 영역의 크기와 상기 제2 조사 영역의 크기의 상위는, 상기 제1 광학 부재의 배치와 상기 제2 광학 부재의 배치의 상위에 의해서 발생하는, 반도체 고장 해석 장치.
15. 청구항 9 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 해석부는 상기 제1 경로를 따라서 상기 제1 조사 영역이 이동하도록, 상기 제1 조사광을 반사하는 제1 광 주사부를 가지고,
    상기 제2 해석부는 상기 제2 경로를 따라서 상기 제2 조사 영역이 이동하도록, 상기 제2 조사광을 반사하는 제2 광 주사부를 가지고,
    상기 제1 조사 영역의 크기와 상기 제2 조사 영역의 크기의 상위는, 상기 제1 경로와 상기 제2 경로의 상위에 의해서 발생하는, 반도체 고장 해석 장치.
16. 반도체 디바이스를 해석하는 반도체 고장 해석 방법으로서,
    상기 반도체 디바이스의 제1 주면에 설정된 제1 경로를 따라서 조사되는 제1 조사광을 위한 제1 조사 조건과, 상기 제1 주면의 뒤편인 제2 주면에 설정된 제2 경로를 따라서 조사되는 제2 조사광을 위한 제2 조사 조건을 준비하는 설정 공정과,
    상기 설정 공정에서 설정한 상기 제1 조사 조건에 따라서 상기 반도체 디바이스에 대해서 상기 제1 조사광을 조사하면서 상기 반도체 디바이스로부터의 제1 응답광을 취득함과 아울러, 상기 설정 공정에서 설정한 상기 제2 조사 조건에 따라서 상기 반도체 디바이스에 대해서 상기 제2 조사광을 조사하면서 상기 반도체 디바이스로부터의 제2 응답광을 취득하는 해석 공정을 가지고,
    상기 설정 공정에서는, 상기 제1 조사광에 의해서 상기 제1 주면에 형성되는 제1 조사 영역의 크기가, 상기 제2 조사광에 의해서 상기 제2 주면에 형성되는 제2 조사 영역의 크기와 상이하도록, 상기 제1 조사 조건 및 상기 제2 조사 조건을 설정하고,
    상기 해석 공정에서는, 상기 제1 조사 영역 및 상기 제2 조사 영역 중 일방의 전체가, 상기 제1 조사 영역 및 상기 제2 조사 영역 중 타방에 증복된 상태를 유지하면서, 상기 제1 조사광 및 상기 제2 조사광을 조사하는, 반도체 고장 해석 방법.

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