TW201629516A - 檢查裝置及檢查方法 - Google Patents

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TW201629516A TW105101419A TW105101419A TW201629516A TW 201629516 A TW201629516 A TW 201629516A TW 105101419 A TW105101419 A TW 105101419A TW 105101419 A TW105101419 A TW 105101419A TW 201629516 A TW201629516 A TW 201629516A
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濱松赫德尼古斯股份有限公司
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Abstract

本發明之檢查裝置具備：雷射光源；將雷射光從金屬層側照射至半導體器件之雷射標記用光學系；藉由控制雷射光源來控制雷射標記之控制部；在基板側檢測來自半導體器件之光並輸出光學反射像之二維照相機；及生成半導體器件之圖案圖像之解析部；且控制部以直至標記像顯現在圖案圖像上為止進行雷射標記之方式控制雷射光源。

Description

檢查裝置及檢查方法
本發明之一個層面係關於一種半導體器件之檢查裝置及檢查方法。
作為檢查半導體器件之技術，有在故障部位已特定時，對於故障部位之周圍數處、利用雷射光之照射而進行標記之技術。如此之技術由於能夠在故障解析之後工序中利用標記而容易地把握故障部位，故係極其有效之技術。
例如在專利文獻1中，揭示了針對由基板及基板上之金屬層所形成之半導體器件，利用OBIC(光束感應電流)計測而檢測出故障部位，並雷射標記該故障部位之周圍的技術。更詳細而言，在專利文獻1中，揭示了從基板側照射雷射光而進行OBIC計測後，利用配置於半導體器件之金屬層側之雷射標記光學系而雷射標記故障部位之周圍的技術。在專利文獻1中，從基板側進行雷射標記時，為了抑制半導體器件之破損，而從金屬層側進行雷射標記。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2002-340990號公報
此處，在專利文獻1中，雖預先將基板側之計測光學系、及金屬 層側之雷射標記光學系之雷射光束之光軸設為一致，但有起因於使雷射標記光學系移動之載台之移動精度及振動等而無法在所期望之位置對故障部位之位置進行標記之情形。在故障解析之後工序中，由於係基於標記位置而把握故障部位之位置來進行半導體器件之切斷等之處理，故無法在所期望之位置對故障部位之位置進行標記會成為大問題。
因此，本發明之一個層面之目的在於提供一種檢查裝置及檢查方法，其即便從半導體器件之金屬層側進行雷射標記時，亦可使從基板側觀察標記位置成為可能，藉此能夠正確地把握對於故障部位之位置的標記位置。
本發明之一個層面之檢查裝置係對在基板上形成有金屬層之半導體器件進行雷射標記之裝置，其具備：輸出雷射光之第1光源；將第1光源輸出之雷射光從金屬層側照射至半導體器件之雷射標記用光學系；控制雷射標記之標記控制部；配置於半導體器件之基板側且傳遞來自半導體器件之光的觀察用光學系；經由觀察用光學系檢測來自半導體器件之光且輸出檢測信號之光檢測器；及基於檢測信號生成半導體器件之圖案圖像之圖像處理部。標記控制部以直至利用雷射標記而形成之標記像顯現在圖案圖像上為止進行雷射標記之方式控制雷射光之照射。
又，本發明之一個層面之檢查方法係對在基板上形成有金屬層之半導體器件進行雷射標記之方法，其包含：將雷射光從金屬層側照射至半導體器件而進行雷射標記之步驟；使用配置於半導體器件之基板側之觀察用光學系，將來自半導體器件之光引導至光檢測器之步驟；及基於對應於來自半導體器件之光而從光檢測器輸出之檢測信號生成半導體器件之圖案圖像之步驟。在進行雷射標記之步驟中，直至 利用雷射標記而形成之標記像顯現在圖案圖像上為止，實行雷射光之照射。
在該檢查裝置及檢查方法中，係從半導體器件之金屬層側照射雷射光。又，使用配置於半導體器件之基板側之觀察用光學系檢測來自半導體器件之光，由該檢測之檢測信號生成半導體器件之圖案圖像。並且，直至利用雷射標記而形成之標記像顯現在圖案圖像上為止，實行雷射標記。如上述般，由於直至標記像顯現在對應於在基板側檢測出之來自半導體器件之光的圖案圖像上為止進行雷射標記，故從基板側亦可確認標記位置。又，由於直至標記像顯現在圖案圖像上為止進行雷射標記，故藉由確認圖案圖像之位置，而能夠正確地把握對於故障部位之位置的標記位置。
又，在本發明之一個層面之檢查裝置中，標記控制部可以利用直至雷射光貫通金屬層為止進行雷射標記之方式控制雷射光之照射。又，在本發明之一個層面之檢查方法中，進行雷射標記之步驟可包含直至雷射光貫通金屬層為止進行雷射標記。藉此，在例如故障解析之後工序、亦即雷射標記後，在切削金屬層而解析故障處時，亦能夠確實地確認標記位置。
又，在本發明之一個層面之檢查裝置中，圖像處理部可在進行利用雷射光之雷射標記之期間生成圖案圖像。又，在本發明之一個層面之檢查方法中，生成圖案圖像之步驟可包含在進行雷射標記之期間生成圖案圖像。藉此，能夠一邊進行雷射標記一邊確認標記像之形成，且能夠直至利用圖案圖像可以把握標記位置為止實行雷射標記。
又，在本發明之一個層面之檢查裝置中，進一步具備輸出照明光之第2光源，光檢測器可係經由觀察用光學系而拍攝在半導體器件反射之該照明光的二維照相機。藉此，由於能夠使用用於檢測來自半導體器件之發光等的光學系或光檢測器而獲取半導體器件之圖案圖 像，故能夠在圖案圖像中正確地把握對於故障部位之位置的標記位置。
又，在本發明之一個層面之檢查裝置中，光檢測器可為拍攝來自半導體器件之熱線的紅外照相機。藉由具有紅外照相機，由於能夠使用發熱計測等用於檢測來自半導體器件之熱線的光檢測器而獲取半導體器件之圖案圖像，故能夠在圖案圖像中正確地把握對於故障部位之位置的標記位置。
又，在本發明之一個層面之檢查裝置中，進一步具備輸出光之第2光源。觀察用光學系具有光掃描部，可將從第2光源輸出之光自基板側掃描至半導體器件，且對應於該被掃描之光，將從半導體器件反射之光傳遞至光檢測器。藉此，能夠使用OBIC計測及EOP(光電探測)計測等用於對半導體器件照射光之觀察用光學系或光檢測器而獲取半導體器件之圖案圖像。藉此，在圖案圖像中，能夠正確地把握對於故障部位之位置的標記位置。
又，在本發明之一個層面之檢查裝置及檢查方法中，雷射光之波長係1000奈米以上，觀察用光學系可具有屏蔽包含雷射光之波長之光的光學濾光器。藉此，即便從第1光源輸出之雷射光透射半導體器件之基板之情形，由於該雷射光在觀察用光學系中被遮光，故亦能夠抑制光檢測器被雷射光破壞。
又，在本發明之一個層面之檢查裝置及檢查方法中，雷射光之波長可為未達1000奈米。藉此，在例如半導體器件由矽基板等之基板而構成時，由於雷射光在基板處被吸收，故能夠抑制光檢測器被雷射光破壞。
根據此一檢查裝置及檢查方法，即便從半導體器件之金屬層側進行雷射標記時，也能使從基板側觀察標記位置成為可能，藉此能夠 正確地把握對於故障部位之位置的標記位置。
1‧‧‧檢查裝置
1A‧‧‧檢查裝置
1B‧‧‧檢查裝置
1C‧‧‧檢查裝置
1D‧‧‧檢查裝置
11‧‧‧測試單元
12‧‧‧光源
12A‧‧‧光源
13‧‧‧觀察用光學系
13A‧‧‧觀察用光學系
13B‧‧‧觀察用光學系
13C‧‧‧觀察用光學系
14‧‧‧XYZ載台
15‧‧‧二維照相機
15A‧‧‧光感測器
15B‧‧‧紅外照相機
16‧‧‧光掃描部
17‧‧‧磁光晶體
18‧‧‧光分割光學系
21‧‧‧計算機
21a‧‧‧條件設定部
21A‧‧‧計算機
21b‧‧‧控制部
21B‧‧‧計算機
21C‧‧‧計算機
21c‧‧‧解析部
21x‧‧‧解析部
21y‧‧‧解析部
21z‧‧‧解析部
22‧‧‧顯示部
23‧‧‧輸入部
31‧‧‧雷射光源
32‧‧‧雷射標記用光學系
33‧‧‧XYZ載台
34‧‧‧攝像裝置
35‧‧‧照明光源
40‧‧‧樣品載台
51‧‧‧電源
52‧‧‧電信號檢測器
bp‧‧‧基準點
D‧‧‧半導體器件
D1‧‧‧背面
D2‧‧‧表面
fp‧‧‧故障部位
ME‧‧‧金屬層
mp‧‧‧標記部位
SiE‧‧‧基板
ss‧‧‧邊界面
圖1係本發明之第1實施形態之檢查裝置之構成圖。
圖2係用於說明對半導體器件之雷射標記影像之圖，圖2(a)係雷射標記後之半導體器件之背面圖，圖2(b)係雷射標記後之半導體器件之正面圖，圖2(c)係圖2(b)之II(c)-II(c)剖面圖。
圖3係用於說明圖1之檢查裝置之標記控制之圖。
圖4係圖1之檢查裝置之標記處理之流程圖。
圖5係本發明之第2實施形態之檢查裝置之構成圖。
圖6係本發明之第3實施形態之檢查裝置之構成圖。
圖7係第1實施形態之變化例之檢查裝置之構成圖。
圖8係第3實施形態之變化例之檢查裝置之構成圖。
圖9係顯示呈放射狀延伸之圖案之影像之圖。
以下針對本發明之實施形態，參照圖式進行詳細地說明。另外，在各圖中對相同或相當部分賦予相同符號，並省略重複之說明。
[第1實施形態]
如圖1所示，本實施形態之檢查裝置1係一種在被檢查器件(DUT：Device Under Test)即半導體器件D中特定故障部位等、用於檢查半導體器件D之裝置。更詳細而言，檢查裝置1特定故障部位且在該故障部位之周圍進行顯示該故障部位之標記。利用該標記，在故障解析之後工序中，能夠容易地把握檢查裝置1所特定之故障部位。
作為半導體器件D，有具有電晶體等之PN接面之積體電路(例如小規模積體電路(SSI：Small Scale Integration)、中規模積體電路(MSI：Medium Scale Integration)、大規模積體電路(LSI：Large Scale Integration)、超大規模積體電路(VLSI：Very Large Scale Integration)、特大規模積體電路(ULSI：Ultra Large Scale Integration)、及巨大規模積體電路(GSI：Giga Scale Integration))、大電流用/高壓用MOS電晶體、雙極型電晶體(Bipolar transistor)、及電力用半導體元件(功率元件)等。半導體器件D係在基板上形成金屬層而構成。作為半導體器件D之基板係使用例如矽基板。半導體器件D係載置於樣品載台40。
檢查裝置1進行將半導體器件D之故障部位特定出之故障部位特定處理、及在所特定之故障部位之周圍進行顯示該故障部位之標記之標記處理。首先，針對故障部位特定處理之檢查裝置1之機能構成進行說明。
檢查裝置1作為故障部位特定處理之機能構成，具備：測試單元11、光源12(第2光源)、觀察用光學系13、XYZ載台14、二維照相機15(光檢測器)、計算機21、顯示部22、及輸入部23。
測試單元11經由電纜與半導體器件D電性連接，作為對半導體器件D施加刺激信號之刺激信號施加部發揮機能。測試單元11藉由電源(未圖示)而動作，對半導體器件D反覆施加特定之測試圖案等之刺激信號。測試單元11可為施加調變電流信號者，亦可為施加CW(連續波)電流信號者。測試單元11經由電纜與計算機21電性連接，將指定之測試圖案等之刺激信號從計算機21施加至半導體器件D。另外，測試單元11不一定要與計算機21電性連接。測試單元11在不與計算機21電性連接時，以單機決定測試圖案等之刺激信號，並將該測試圖案等之刺激信號施加至半導體器件D。
光源12藉由電源(未圖示)而動作，輸出照明半導體器件D之光。光源12係LED(發光二極體)及燈光源等。從光源12輸出之光之波長係透射半導體器件D之基板之波長。在半導體器件D之基板為矽時，該波長係例如1064nm以上。從光源12輸出之光係被引導至觀察用光學 系13。
觀察用光學系13將從光源12輸出之光自半導體器件D之基板側、亦即半導體器件D之背面D1側照射至半導體器件D。觀察用光學系13具有分光鏡及物鏡。物鏡將從光源12輸出之由分光鏡所引導之光集光至觀察區域。觀察用光學系13係載置於XYZ載台14。若將物鏡之光軸方向設為Z軸方向，則XYZ載台14可在Z軸方向、以及與Z軸方向正交之X軸方向及Y軸方向上移動。XYZ載台14藉由被計算機21之控制部21b(後述)控制，從而可在上述之3個軸方向上移動。根據XYZ載台14之位置而決定觀察區域。
觀察用光學系13對應於透射半導體器件D之基板而照明之光，將於半導體器件D反射之光(反射光)傳遞至二維照相機15。具體而言，從觀察用光學系13照射之光係透射半導體器件D之基板SiE(參照圖2)而由金屬層ME(參照圖2)被反射。並且，反射金屬層ME之光再次透射基板SiE，經由觀察用光學系13之物鏡及分光鏡而輸入至二維照相機15。又，觀察用光學系13將由於刺激信號之施加而在半導體器件D處發生之發光傳遞至二維照相機15。具體而言，由於刺激信號之施加而主要在半導體器件D之金屬層ME發生之發光(例如放射光)將透射基板SiE，並經由觀察用光學系13之物鏡及分光鏡而輸入至二維照相機15。
二維照相機15拍攝來自半導體器件D之光，並輸出圖像資料(檢測信號)。例如，二維照相機15拍攝從半導體器件D反射之光，並輸出用於製作圖案圖像之圖像資料。基於該圖案圖像，能夠把握標記位置。又，二維照相機15拍攝來自半導體器件D之發光，並輸出用於生成發光圖像之圖像資料。基於該發光圖像，能夠特定半導體器件D之發光部位。藉由特定發光部位，能夠特定半導體器件D之故障部位。作為計測發光之二維照相機15，可使用搭載有可檢測透射半導體器件 D之基板SiE之波長之光的CCD(電荷耦合元件)影像感測器或CMOS(互補金屬氧化物半導體)影像感測器的照相機、InGaAs照相機、或MCT(碲化鎘汞)照相機等。另外，在計測發光時，由於不需要由光源12所照明之光，故無需使光源12動作。
計算機21經由電纜與二維照相機15電性連接。計算機21係個人電腦等之電腦。計算機21包含處理器即CPU(中央處理器)、記錄媒體即RAM(隨機存取記憶體)或ROM(唯讀記憶體)。計算機21利用CPU進行後述之圖像之生成及資訊之輸入輸出。計算機21基於從二維照相機15輸入之圖像資料製作圖案圖像及發光圖像。此處，僅利用上述之發光圖像難以特定半導體器件D之圖案中之發光位置。因此，計算機21將使基於來自半導體器件D之反射光之圖案圖像與基於來自半導體器件D之發光之發光圖像重疊的重疊圖像作為解析圖像而生成。
計算機21將所製作之解析圖像輸出至顯示部22。顯示部22係用於對使用者顯示解析圖像等之顯示器等之顯示裝置。顯示部22顯示被輸入之解析圖像。此時，使用者從顯示部22所顯示之解析圖像中確認故障部位之位置，並將顯示故障部位之資訊輸入至輸入部23。輸入部23係接收來自使用者之輸入的鍵盤及滑鼠等之輸入裝置。輸入部23將從使用者處接受之顯示故障部位之資訊輸入至計算機21。另外，計算機21、顯示部22、及輸入部23可為平板型終端。以上係針對故障部位特定處理之檢查裝置1之機能構成之說明。
接著，針對在所特定之故障部位之周圍進行顯示該故障部位之標記之標記處理的檢查裝置1之機能構成進行說明。
檢查裝置1作為標記處理之機能構成，除上述之故障特定處理之各機能構成以外，進一步具備雷射光源31(第1光源)、雷射標記用光學系32、XYZ載台33、攝像裝置34、及照明光源35。又，計算機21具有條件設定部21a、控制部21b(標記控制部)、及解析部21c(圖像處理 部)。
在標記處理中，在故障部位特定處理中所特定之故障部位的周圍進行雷射標記。如圖2(a)、圖2(b)所示，在故障部位fp之周圍、例如4處設定標記部位mp。在雷射標記完成之狀態下，如圖2(c)所示，雷射標記以貫通半導體器件D之金屬層ME之方式進行。雷射標記係進行至由雷射標記所形成之孔到達金屬層ME與基板SiE的邊界面而達基板SiE之與金屬層ME相接之面露出之程度為止。
又，在標記處理中，如圖3所示，由雷射光源31輸出之雷射光經由雷射標記用光學系32而照射至半導體器件D之標記部位mp。換言之，雷射光從半導體器件D之金屬層ME側照射至標記部位mp。並且，在半導體器件D之基板SiE側，由光源12生成之光照射至半導體器件D，來自半導體器件D之反射光經由觀察用光學系13而被二維照相機15檢測出。如上述般，在標記處理中，在金屬層ME側進行對標記部位mp之雷射光之照射，且在基板SiE側進行半導體器件D之反射光之檢測。以下，針對標記處理之檢查裝置1之機能構成之細節進行說明。
返回圖1，計算機21之條件設定部21a基於從輸入部23輸入之顯示故障部位fp之資訊而設定標記部位mp。標記部位mp係設定於經特定之故障部位fp之周圍數處。所謂數處係例如4處。條件設定部21a若被輸入例如顯示故障部位fp之資訊，則以該故障部位fp為中心，在該故障部位fp之周圍4處自動地設定標記部位mp。具體而言，在例如平面觀察下，係以故障部位fp為中心十字形地設定標記部位mp(參照圖2(a)、圖2(b))。另外，標記部位mp亦可藉由輸入部23接受來自觀察顯示部22所顯示之解析圖像之使用者的顯示標記部位mp之資訊的輸入來設定。此時，條件設定部21a並非自動設定標記部位mp，而是基於從輸入部23輸入之顯示標記部位mp之資訊來設定標記部位mp。條件 設定部21a如將顯示故障部位fp及標記部位mp的記號附加至解析圖像而生成參考圖像，並將該參考圖像保存於計算機21內。
XYZ載台14、33之座標系係以基準位置一致之方式而設定。計算機21之控制部21b藉由控制XYZ載台14、33，從而使XYZ載台14、33在3個軸方向上移動。具體而言，控制部21b以在由條件設定部21a所設定之標記部位mp處進行雷射標記之方式，使載置雷射標記用光學系32之XYZ載台33移動。在有複數個標記部位mp之情形下，控制部21b以依次進行對全部之標記部位mp之雷射標記之方式而控制。換言之，控制部21b係以對1個標記部位mp之雷射標記一完成、則進行其次之標記部位mp之雷射標記之方式來使XYZ載台33移動。控制部21b若完成XYZ載台33之移動，則將輸出開始信號輸出至雷射光源31。另外，在利用條件設定部21a而設定標記部位mp後，控制部21b亦可不使XYZ載台14移動。
雷射光源31藉由電源(未圖示)而動作，輸出照射至半導體器件D之雷射光。雷射光源31若被控制部21b輸入輸出開始信號，則開始雷射光之輸出。作為雷射光源31，能夠使用固態雷射光源或半導體雷射光源等。從雷射光源31輸出之光之波長係從250奈米至2000奈米。
雷射標記用光學系32將雷射光源31輸出之雷射光從半導體器件D之金屬層ME側、亦即半導體器件D之表面D2側照射至半導體器件D之標記部位mp。雷射標記用光學系32具有切換部及物鏡。切換部切換雷射光源31及攝像裝置34(後述)之光路。物鏡將來自雷射光源31之雷射光集光至標記部位mp。又，物鏡將來自半導體器件D之表面之光導光至攝像裝置34。雷射標記用光學系32係載置於XYZ載台33。若將物鏡之光軸方向設為Z軸方向，則XYZ載台33可在Z軸方向、以及與Z軸方向正交之X軸方向及Y軸方向上移動。XYZ載台33藉由被控制部21b控制，從而可在上述之3個軸方向上移動。另外，代替XYZ載台33， 雷射標記用光學系32可具有光掃描部(例如電檢波反射鏡或MEMS鏡等之光掃描元件)，而使雷射光集光至半導體器件D之表面D2上之標記部位mp。又，雷射標記用光學系32可具備光閘，藉由來自控制部21b之控制而使來自雷射光源31之雷射光或通過或屏蔽，藉此控制雷射光之輸出。
攝像裝置34從半導體器件D之表面D2側拍攝半導體器件D之金屬層ME。攝像裝置34所拍攝之拍攝圖像被計算機21輸出，且在顯示部22中顯示。使用者藉由確認該攝像圖像，能夠把握從半導體器件D之表面D2側觀察之雷射標記狀況。在利用攝像裝置34拍攝時，使用照明光源35照明半導體器件D。
在標記處理中，利用二維照相機15，從半導體器件D之基板SiE側、亦即背面D1側捕捉半導體器件D之樣態。換言之，在標記處理中，光源12輸出照射至半導體器件D之背面D1側之光。並且，觀察用光學系13將從光源12輸出之光照射至半導體器件D之背面D1。另外，如上述般，在故障部位被特定、且標記部位經條件設定部21a設定後，由於XYZ載台14被固定，故半導體器件D之背面D1之觀察區域的位置不變。觀察用光學系13將對應於被照射之光之來自半導體器件D之反射光作為來自半導體器件D之光傳遞至二維照相機15。並且，二維照相機15檢測出經由觀察用光學系13而傳遞之反射光，並生成圖像資料(檢測信號)。二維照相機15將圖像資料輸出至計算機21。
計算機21之解析部21c基於由二維照相機15所生成之圖像資料而生成圖案圖像。解析部21c與利用雷射光源31輸出之雷射光的雷射標記並行地，依次生成圖案圖像。此處，利用雷射標記在標記部位mp之金屬層ME上形成孔。在該孔淺時、亦即由雷射標記所形成之孔僅形成於金屬層ME且未到達基板SiE時，在標記位置處之反射光之強度變化小、光學反射像之變化亦小。因此，在圖案圖像中，雷射標記之 影響亦未顯現。另一方面，若孔變深，具體而言，若孔變深直至到達金屬層ME與基板SiE的邊界面ss之程度，則背面D1側之光之折射率、透射率、及反射率之至少任1個之變化變大，因此在標記位置處之反射光之強度變化變大，從而顯示標記部位之標記像會顯現在圖案圖像上。
解析部21c將例如上述之參考圖像與圖案圖像進行比較，在圖像之差異較預先設定之規定值大時，判斷為標記像已顯現。藉由預先設定該規定值，能夠決定判斷標記像已顯現的時機。在直至貫通金屬層ME為止進行雷射標記時，設定判斷標記像已顯現之貫通閥值作為該規定值。
又，解析部21c可根據來自使用者之輸入內容來判斷標記像是否顯現。此時，在顯示部22中顯示圖案圖像。並且，在圖案圖像上標記像是否顯現之資訊係由利用目視確認該圖案圖像之使用者而輸入至輸入部23。輸入部23將標記像是否顯現之資訊輸出至計算機21。解析部21c根據標記像是否顯現之資訊來判斷標記像是否顯現。
另外，解析部21c在判斷標記像已顯現時，將參考圖像與圖案圖像進行比較，在圖案圖像之標記形成部位與參考圖像之標記部位mp偏離時，判斷為已產生標記形成偏離。此時，可利用控制部21b進行XYZ載台14、33之位置移動，以在正確之標記部位mp處形成標記之方式進行控制。
控制部21b藉由控制雷射光源31來控制雷射標記。控制部21b若利用解析部21c判斷標記像已顯現，則將輸出停止信號對雷射光源31輸出。雷射光源31若被輸入輸出停止信號，則停止雷射光之輸出。因此，雷射光源31在從被控制部21b輸入輸出開始信號至被輸入輸出停止信號之期間輸出雷射光。藉由上述內容可知，控制部21b以直至利用雷射標記形成之標記像顯現在圖案圖像上為止進行雷射標記之方式 控制雷射光源31。又，由於已設定上述之貫通閥值，故控制部21b以直至雷射光貫通金屬層ME為止進行雷射標記之方式控制雷射光源31。
解析部21c將發光圖像與包含標記像之圖案圖像重疊，製作標記圖像。所製作之標記圖像係保存於計算機21內。又，解析部21c將標記圖像在顯示部22中顯示。利用標記圖像，使用者在後工序中能夠正確地把握對於故障部位之位置的標記位置。又，解析部21c獲取標記位置與故障部位之位置的距離及從故障部位之位置起之標記位置的方位等、為了把握對於故障部位之位置的標記位置所需要之標記資訊。所獲取之標記資訊可以列表顯示或附加至標記圖像而顯示。又，亦可利用紙媒體輸出此等資訊。
其次，針對檢查裝置1之標記處理，使用圖4進行說明。
作為標記處理進行之前提，係設定XYZ載台14、33之座標系之基準位置一致(步驟S0)。具體而言，在樣品載台40上配置記有記號之圖表紙Ct，利用攝像裝置34及二維照相機15拍攝圖表紙Ct。基於所獲取之圖像，設定XYZ載台14、33之座標系為一致(同步)。如圖9般，圖表紙Ct在玻璃板或矽板之一個面上設有以基準點bp為中心呈放射狀延伸之圖案。該圖案係例如利用鋁薄膜而製作。由於玻璃板或矽板使透射半導體器件D之基板SiE之波長之光透射，故亦使從照明光源35或從光源12輸出之光透射。因此，能夠利用攝像裝置34與二維照相機15來獲取設於玻璃板或矽板之一面上之圖案之像。另外，在後述之熱線觀察之情形時，由於有熱線被玻璃板吸收之情形，故以設有圖案之面成為觀察用光學系13側之方式將圖表紙Ct配置於樣品載台40上。另外，圖案亦可設於板之兩面。
接著，特定半導體器件D之故障部位(步驟S1)。具體而言，首先，以觀察用光學系13之視野位於欲觀察之區域之方式控制XYZ載台 14。其次，以物鏡之焦點對準欲觀察之區域之方式控制XYZ載台14。若觀察用光學系13之視野位於欲觀察之區域，則由光源12所輸出之光利用觀察用光學系13從半導體器件D之背面D1側照射至半導體器件D，從而獲取由二維照相機15所生成之光學反射像。接著，使用測試單元11對半導體器件D施加刺激信號，利用二維照相機15獲取發光像。其次，將所獲取之光學反射圖像與發光圖像重疊，製作解析圖像，並基於該解析圖像而特定故障部位fp。
繼而，根據故障部位fp之位置來設定標記部位mp，利用計算機21之控制部21b使XYZ載台33移動至對應於該標記部位mp之位置。藉此，載置於XYZ載台33之雷射標記用光學系32移動至對應於標記部位mp之適當之位置(步驟S2)。
繼而，由雷射光源31輸出雷射光、進行對標記部位mp之雷射標記，且利用解析部21c生成圖案圖像(步驟S3)。其次，利用解析部21c判定在圖案圖像上標記像是否顯現(步驟4)。
在S4中，在判定於圖案圖像上未顯現標記像時，再次實行S3之處理。另一方面，在S4中判定標記像已顯現時，判定是否有未進行雷射標記之標記部位mp(步驟S5)。在S5中，在判定存在有未進行雷射標記之標記部位mp時，再次實行S2之處理。另一方面，在S5中，在判定不存在未進行雷射標記之標記部位mp時，標記處理完成。
其次，針對檢查裝置1之作用效果進行說明。
在檢查裝置1中，從雷射光源31輸出之雷射光照射至半導體器件D之金屬層ME亦即表面D2之標記部位mp。又，在半導體器件D之基板SiE側亦即背面D1側，來自半導體器件D之反射光被二維照相機15檢測出，生成光學反射像。並且，利用解析部21c，基於該光學反射像而生成圖案圖像。
直至由解析部21c判斷在該圖案圖像上標記像已顯現為止，利用 控制部21b以進行雷射標記之方式控制雷射光源31。如上述般，由於直至標記像顯現在對應於在半導體器件D之基板SiE側檢測出之反射光的圖案圖像上為止進行雷射標記，故不僅從被照射雷射光之金屬層ME側，從基板SiE側亦可確認標記位置。藉此，在故障解析之後工序中，能夠從金屬層ME側及基板SiE之兩方容易地把握故障部位。
進而，由於直至標記像顯現在圖案圖像上為止進行雷射標記，故藉由確認圖案圖像，能夠正確地把握對於故障部位之標記位置。
又，控制部21b以直至雷射光貫通金屬層ME為止進行雷射標記之方式控制雷射光源31之雷射光之照射。因此，在例如故障解析之後工序、亦即雷射標記後，在切削金屬層ME而解析故障部位時亦能夠確實地確認標記位置。
又，解析部21c在進行利用雷射光之雷射標記期間生成圖案圖像。藉此，能夠直至利用圖案圖像可以把握標記位置為止實行雷射標記。
又，具備輸出照明光之光源12，藉由二維照相機15拍攝在半導體器件D上反射之該照明光，能夠利用發光計測等檢測來自半導體器件D之發光的手法。藉由利用該手法，能夠確實地確認標記像。
又，具備光源12，觀察用光學系13將從光源12輸出之光從基板SiE側照射至半導體器件D，且對應於所照射之光將從半導體器件D反射之光傳遞至二維照相機15。藉此，能夠利用對半導體器件D照射光而生成圖案圖像的手法。藉由利用該手法，能夠確實地確認標記像。
[第1實施形態之變化例]
以下，參照圖7，針對第1實施形態之變化例之檢查裝置1C進行說明。另外，本實施形態之說明係主要針對與上述之第1實施形態不同之點進行說明。
如圖7所示，第1實施形態之變化例之檢查裝置1C與檢查裝置1相 比，在不具備光源12(第2光源)、代替二維照相機15具備紅外照相機15B(光檢測器)之點上不同。又，由於不具備光源12，故觀察用光學系13C可不具備分光鏡。紅外照相機15B拍攝來自半導體器件D之熱線並生成測定圖像。利用對應於該測定圖像之紅外圖像，能夠特定半導體器件D之發熱部位。藉由特定發熱部位，能夠特定半導體器件D之故障部位。在計測熱線時，使用InSb照相機等作為紅外照相機15B。另外，所謂熱線係指波長2μm~10μm之光。又，藉由拍攝來自半導體器件D之熱線，能夠獲取顯示半導體器件D之輻射率之分佈的圖像。
計算機21C之解析部21z基於上述之測定圖像生成紅外圖像。又，解析部21z基於檢測信號生成圖案圖像。並且，解析部21z生成作為解析圖像之使紅外圖像與圖案圖像重疊的重疊圖像。從解析圖像特定故障部位之處理係與第1實施形態相同。
針對利用紅外照相機15B計測來自半導體器件D之熱線、在解析部21z中生成紅外圖像之步驟之細節進行說明。首先，在利用測試單元11施加測試圖案等之刺激信號的狀態下，利用紅外照相機15B獲取包含半導體器件D之發熱之第1測定圖像。該第1測定圖像係藉由將以特定之曝光時間連續地拍攝之複數張圖像資料傳送至計算機21C、在解析部21z中將該複數張圖像資料加算而生成。第1測定圖像兼具半導體器件D之發熱與形成半導體器件D之元件之形狀的資訊。其次，在停止利用測試單元11施加刺激信號之狀態下，利用紅外照相機15B獲取僅包含形成半導體器件D之元件之形狀之資訊的第2測定圖像。第2測定圖像亦與第1測定圖像相同，係藉由將以特定之曝光時間連續地拍攝之複數張圖像資料傳送至計算機21C、在解析部21z中將該複數張圖像資料加算而生成。第2測定圖像僅具有形成半導體器件D之元件之形狀的資訊。並且，藉由在解析部21z中從第1測定圖像差分處理第 2測定圖像，生成僅包含半導體器件D之發熱之紅外圖像。解析部21z生成作為解析圖像之使紅外圖像與第2測定圖像重疊的重疊圖像或第1測定圖像、及作為圖案像之第2測定圖像。從解析圖像特定故障部位之處理係與第1實施形態相同。
在標記處理中，觀察用光學系13將來自半導體器件D之熱線傳遞至紅外照相機15B。紅外照相機15B檢測出熱線，並將圖像資料(檢測信號)輸出至計算機21C。其次，解析部21z如上述般基於圖像資料生成圖案圖像。生成圖案圖像之後之處理係與第1實施形態相同。
[第2實施形態]
以下，參照圖5，針對第2實施形態之檢查裝置1A進行說明。另外，本實施形態之說明係主要針對與上述之第1實施形態不同之點進行說明。
如圖5所示，在第2實施形態之檢查裝置1A中，從電源51對半導體器件D施加電壓。其次，從光源12A輸出光，該光經由觀察用光學系13A照射至半導體器件D之基板SiE亦即背面D1。
從光源12A輸出之光可為如雷射光之同調之光。作為輸出同調之光的光源12A，能夠使用固態雷射光源或半導體雷射光源等。在獲取OBIRCH(光束誘發電阻變化)圖像或SDL(軟缺陷定位)圖像時的光源12A係輸出半導體器件D不發生電荷(載子)之波長帶的雷射光。例如在半導體器件2以矽作為材料時之光源12A係輸出較1200nm大、例如1300nm程度之波長帶的雷射光。又，在獲取OBIC圖像或LADA(雷射輔助器件變更)圖像時的光源12A有必要輸出半導體器件2發生電荷(載子)之波長帶的光，且輸出1200nm以下之光、輸出例如1064nm程度之波長帶之雷射光。從光源12A輸出之光可係不同調(非同調)之光。作為輸出不同調之光的光源12A，能夠使用SLD(超級冷光二極體)、ASE(自發射放大光源)、及LED(發光二極體)等。從光源12A輸出之光 經由偏光保存單模光耦合器(未圖示)、及探測光用之偏光保存單模光纖而被引導至觀察用光學系13A，並照射至半導體器件D。觀察用光學系13A具有光掃描部16及物鏡。光掃描部16掃描半導體器件D之背面D1上之照射點。光掃描部16由例如電檢波反射鏡或MEMS鏡等之光掃描元件而構成。物鏡將由光掃描部16所引導之光集光至照射點。
與半導體器件D電性連接之電信號檢測器52係根據雷射光檢測在半導體器件D中產生之電信號。電信號檢測器52將對應於檢測出之電信號的電信號特性值輸出至計算機21A。又，光感測器15A(光檢測器)檢測對應於雷射光之半導體器件D之反射光，並將檢測信號輸出至計算機21A。光感測器15A係例如光電二極體、突崩光電二極體、光電子倍增管、或區域影像感測器等。
計算機21A之解析部21x將電信號特性值與對應於控制部21b控制之光掃描部16的雷射光之掃描位置建立關聯，並生成圖像化之電信號圖像。又，解析部21x基於檢測信號生成光學反射像。並且，解析部21x生成作為解析圖像之使電信號圖像與光學反射像重疊的重疊圖像。從解析圖像特定故障部位之處理係與第1實施形態相同。
所謂電信號圖像係例如光電流圖像即OBIC圖像、電量變化圖像即OBIRCH圖像、正誤資訊圖像即SDL圖像、及LADA圖像等。所謂OBIC圖像係檢測由雷射照射所產生之光電流，並將光電流之電流值或電流變化值作為電信號特性值而圖像化之圖像。OBIRCH圖像係在對半導體器件D施加一定之電流的狀態下進行雷射照射，藉此使半導體器件D之照射位置之電阻值變化，並將對應於該電阻值之變化之電壓值或電壓之變化值作為電信號特性值而圖像化之圖像。另外，OBIRCH圖像亦可為在對半導體器件D施加一定之電壓的狀態下進行雷射照射，藉此使半導體器件D之照射位置之電阻值變化，並將對應於該電阻值之變化之電流之變化值作為電信號特性值而圖像化之圖 像。SDL圖像係在對半導體器件D施加測試圖案等之刺激信號的狀態下照射不激發載子之波長之雷射而檢測誤動作狀態，並將該誤動作狀態之資訊(例如通過/失敗信號)作為電信號特性值變換為亮度計數而予資訊圖像化之圖像。LADA圖像係在對半導體器件D施加測試圖案等之刺激信號的狀態下照射如激發載子之波長之雷射而檢測誤動作狀態，並將該誤動作狀態之資訊(例如通過/失敗信號)作為電信號特性值變換為亮度計數而予資訊圖像化之圖像。
在標記處理中，光源12A輸出照射至半導體器件D之背面D1側之光。並且，觀察用光學系13將從光源12A輸出之光照射至半導體器件D之背面D1。觀察用光學系13將對應於被照射之光之來自半導體器件D之反射光傳遞至光感測器15A。光感測器15A檢測反射光並將檢測信號輸出至計算機21A。並且，解析部21x基於檢測信號生成光學反射像即圖案圖像。生成圖案圖像之後之處理係與第1實施形態相同。
[第3實施形態]
以下，參照圖6，針對第3實施形態之檢查裝置1B進行說明。另外，本實施形態之說明係主要針對與上述之第1實施形態及第2實施形態不同之點進行說明。
第3實施形態之檢查裝置1B係利用稱為EOP或EOFM(光電頻率映射)之光探測技術來特定故障位置。
第3實施形態之檢查裝置1B係對半導體器件D掃描來自光源12A之光，並由光感測器15A檢測來自半導體器件D之反射光。該反射光被輸出至計算機21B，利用解析部21y而生成光學反射像。其次，在從測試單元11對半導體器件D反覆施加測試圖案等之刺激信號的狀態下，從光源12A輸出之光照射至使用者基於顯示部22所顯示之光學反射像而選擇、且由輸入部23輸入之照射點。從光源12A輸出之光的波長係例如530nm以上、例如1064nm以上。並且，伴隨半導體器件D 內之元件之動作而調變之反射光在光感測器15A中被檢測出，且作為檢測信號輸出至計算機21B。解析部21y基於檢測信號而生成信號波形，在顯示部21中顯示該信號波形。並且，藉由基於上述之光學反射像一邊改變照射點一邊從觀察之該信號波形中尋找故障部位，能夠將上述之光學反射像作為解析圖像而使用。
又，解析部21y可將檢測信號與測試圖案等之刺激信號的相位差資訊與照射位置建立關聯，並生成圖像化之光電頻率映射圖像(EOFM圖像)。此時，相位差資訊能夠從自檢測信號中抽出之AC成分中求得。又，藉由將與AC成分同時抽出之DC成分與照射位置建立關聯並圖像化，能夠得到光學反射像。並且，能夠將使EOFM圖像與光學反射像重疊的重疊圖像作為解析圖像而使用。
[第3實施形態之變化例]
以下，參照圖8，針對第3實施形態之變化例之檢查裝置1D進行說明。另外，本實施形態之說明係主要針對與上述之第3實施形態不同之點進行說明。
第3實施形態之變化例之檢查裝置1D係利用光磁探測技術來特定故障位置。如圖8所示，第3實施形態之變化例之檢查裝置1D與檢查裝置1B相比，在具備磁光晶體(MO晶體)17、且在觀察用光學系13B具備光分割光學系18之點上不同。磁光晶體17係能夠對半導體器件D任意地配置之構成。首先，檢查裝置1D能夠將磁光晶體17切換為不配置於物鏡及半導體器件D之間的構成，如第2實施例及第3實施例般生成光學反射像。其次，將磁光晶體17切換為配置於物鏡及半導體器件D之間的構成，並使磁光晶體17與施加有測試圖案等之刺激信號的半導體器件D抵接。並且，來自光源12A之光經由光分割光學系18及光掃描部16照射至磁光晶體17，其反射光由光感測器15A檢測出。在半導體器件D中，若由於測試圖案等之刺激信號之施加而電流流動，則 周圍之磁場會發生變化，從而在磁光晶體17中反射之光的偏光狀態會發生變化。強度對應於偏光狀態之變化而變化之光係經由光分割光學系18輸入至光感測器15A。如上述般，強度對應於偏光狀態之變化而變化之光被光感測器15A檢測出，並作為檢測信號而輸出至計算機21B，藉此生成磁光圖像。並且，可將使磁光圖像與光學反射像重疊的重疊圖像作為解析圖像而使用。
以上，針對本發明之實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態。
例如，本說明書說明了直至雷射光貫通金屬層ME而基板SiE之與金屬層ME相接之面露出之程度為止進行雷射標記，但不限定於此，雷射標記之孔之深度只要標記像在圖案圖像上能顯現之程度即可。具體而言，例如可在貫通金屬層ME而基板SiE之與金屬層ME相接之面露出之後亦進一步進行雷射標記。例如在金屬層ME之厚度為10μm、基板SiE之厚度為500μm時，雷射標記之孔可形成為距離基板SiE之與金屬層ME相接之面更深1μm左右。又，雷射標記未必一定以貫通金屬層ME之方式而進行。例如在金屬層ME之厚度為10μm、基板SiE之厚度為500μm時，形成有雷射標記之孔之處的金屬層ME之厚度為50nm左右，孔可不到達基板SiE之與金屬層ME相接之面。
又，本說明書說明了圖案圖像之生成係在進行雷射標記之期間進行，但不限定於此。換言之，例如亦可在雷射光之輸出停止時生成圖案圖像。此時，雷射光之輸出與雷射光之停止亦即圖案圖像之生成係可以由特定之間隔而交替進行。
又，在從雷射光源31輸出之雷射光之波長為1000奈米以上時，觀察用光學系13(13A、13B)可具有僅屏蔽該波長之雷射光之光學濾光器。因此，即便從雷射光源31輸出之雷射光透射半導體器件D之基板SiE時，由於該雷射光在觀察用光學系13中被遮光，故能夠抑制二維 照相機15等之光檢測器被雷射光破壞。
又，從雷射光源31輸出之光之波長可未達1000奈米。此時，在例如半導體器件D由矽基板等之基板而構成時，由於雷射光在基板上被吸收，故能夠在不具備上述光學濾光器等之下抑制二維照相機15等之光檢測器被雷射光破壞。
又，不限定於使用測試單元11對半導體器件D施加刺激信號，亦可將對半導體器件D施加電壓或電流之裝置作為刺激信號施加部而使用，對半導體器件D施加刺激信號。
1‧‧‧檢查裝置
11‧‧‧測試單元
12‧‧‧光源
13‧‧‧觀察用光學系
14‧‧‧XYZ載台
15‧‧‧二維照相機
21‧‧‧計算機
21a‧‧‧條件設定部
21b‧‧‧控制部
21c‧‧‧解析部
22‧‧‧顯示部
23‧‧‧輸入部
31‧‧‧雷射光源
32‧‧‧雷射標記用光學系
33‧‧‧XYZ載台
34‧‧‧攝像裝置
35‧‧‧照明光源
40‧‧‧樣品載台
D‧‧‧半導體器件
D1‧‧‧背面
D2‧‧‧表面

Claims (13)

  1. 一種檢查裝置，其係對在基板上形成有金屬層之半導體器件進行雷射標記者，且具備：第1光源，其輸出雷射光；雷射標記用光學系，其將前述第1光源輸出之雷射光從前述金屬層側照射至前述半導體器件；標記控制部，其藉由控制前述第1光源來控制前述雷射標記；觀察用光學系，其配置於前述半導體器件之前述基板側，傳遞來自前述半導體器件之光；光檢測器，其經由前述觀察用光學系檢測來自前述半導體器件之光並輸出檢測信號；及圖像處理部，其基於前述檢測信號而生成前述半導體器件之圖案圖像；且前述標記控制部以直至利用前述雷射標記形成之標記像顯現在前述圖案圖像上為止進行前述雷射標記之方式控制前述雷射光之照射。
  2. 如請求項1之檢查裝置，其中前述標記控制部以直至前述雷射光貫通前述金屬層為止進行前述雷射標記之方式控制前述雷射光之照射。
  3. 如請求項1或2之檢查裝置，其中前述圖像處理部在進行利用前述雷射光之前述雷射標記之期間生成前述圖案圖像。
  4. 如請求項1至3中任一項之檢查裝置，其中進一步具備輸出照明光之第2光源，且前述光檢測器係拍攝在前述半導體器件反射之前述照明光之二維照相機。
  5. 如請求項1至3中任一項之檢查裝置，其中前述光檢測器係拍攝來自前述半導體器件之熱線之紅外照相機。
  6. 如請求項1至3中任一項之檢查裝置，其中進一步具備輸出光之第2光源，且前述觀察用光學系具有光掃描部，將從前述第2光源輸出之光自前述基板側掃描至前述半導體器件，且對應於該被掃描之光而將從前述半導體器件反射之光傳遞至前述光檢測器。
  7. 如請求項1至6中任一項之檢查裝置，其中前述第1光源輸出波長為1000奈米以上之前述雷射光，且前述觀察用光學系具有屏蔽包含前述雷射光之波長之光的光學濾光器。
  8. 如請求項1至6中任一項之檢查裝置，其中前述第1光源輸出波長未達1000奈米之前述雷射光。
  9. 一種檢查方法，其係對在基板上形成有金屬層之半導體器件進行雷射標記者，且包含：將雷射光從前述金屬層側照射至前述半導體器件，進行雷射標記之步驟；使用配置於前述半導體器件之前述基板側之觀察用光學系，將來自前述半導體器件之光引導至光檢測器之步驟；及基於對應於來自前述半導體器件之光而從前述光檢測器輸出之檢測信號，生成前述半導體器件之圖案圖像之步驟；且在進行前述雷射標記之步驟中，直至利用前述雷射標記而形成之標記像顯現在前述圖案圖像上為止，實行前述雷射光之照射。
  10. 如請求項9之檢查方法，其中進行前述雷射標記之步驟包含直至前述雷射光貫通前述金屬層為止進行前述雷射標記。
  11. 如請求項9或10之檢查方法，其中生成前述圖案圖像之步驟包含在進行前述雷射標記之期間生成前述圖案圖像。
  12. 如請求項9至11中任一項之檢查方法，其中前述雷射光係波長為1000奈米以上，且前述觀察用光學系具有屏蔽包含前述雷射光之波長之光的光學濾光器。
  13. 如請求項9至11中任一項之檢查方法，其中前述雷射光係波長未達1000奈米。
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