TWI595227B - Semiconductor element inspection apparatus and semiconductor element inspection method - Google Patents

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TWI595227B
TWI595227B TW102140334A TW102140334A TWI595227B TW I595227 B TWI595227 B TW I595227B TW 102140334 A TW102140334 A TW 102140334A TW 102140334 A TW102140334 A TW 102140334A TW I595227 B TWI595227 B TW I595227B
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Tomonori Nakamura
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Hamamatsu Photonics Kk
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Description

半導體元件檢查裝置及半導體元件檢查方法
本發明係關於一種半導體元件檢查裝置及半導體元件檢查方法。
作為檢查積體電路之技術，已知一種稱為EOP(Electro Optical Probing，光電探測)或EOFM(Electro-Optical Frequency Mapping，光電頻率映射)之光探測技術。於光探測技術中，將自光源出射之光照射至積體電路，以光感測器檢測於積體電路反射之反射光，並取得檢測信號。然後，於所取得之檢測信號中，選出作為目標之頻率，將其振幅能示為時間之經過，或示為2維映射。藉此，可特定出以作為目標之頻率動作之電路之位置。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2007-64975號公報
專利文獻2：日本專利特開2001-255354號公報
專利文獻3：日本專利特開2010-271307號公報
於如上所述之光探測技術中，由於反射光中所包含之調變信號極其少，故S/N(signal/noise，信號/雜訊)由反射光之散粒雜訊、光源之過度雜訊及光感測器之熱雜訊等規定。因此，為了確保充分之 S/N，必須使用穩定之光源並延長掃描時間，或增加光量。
然而，不可能根本上去除散粒雜訊，從而無法避免散粒雜訊成分作為圖案圖像重疊於測量結果中。而且，於測量結果中，除了與光量之平方根成比例之散粒雜訊成分以外，亦重疊有與光量成比例之過度雜訊成分。因此，難以利用簡單之圖案圖像之圖像處理去除散粒雜訊及過度雜訊。
因此，本發明之目的在於提供一種可謀求測量時間之縮短化及測量結果之高精度化之半導體元件檢查裝置及半導體元件檢查方法。
本發明之一態樣之半導體元件檢查裝置包含：光產生部，其產生照射至被檢查元件即半導體元件之光；光檢測部，其於光產生部所產生之光照射至半導體元件時檢測於半導體元件反射之反射光，並輸出檢測信號；頻帶設定部，其對檢測信號設定測定頻帶及參考頻帶；信號產生部，其自測定頻帶之檢測信號產生測定信號，且自參考頻帶之檢測信號產生參考信號；及信號取得部，其藉由算出測定信號與參考信號之差分而取得解析信號；且頻帶設定部於基於功率算出檢測信號之位準之情形時，於該位準成為對作為基準之白雜訊位準加上3分貝而得之位準以下之頻率區域中，設定參考頻帶。
於該半導體元件檢查裝置中，基於在相同時序檢測出之測定頻帶之檢測信號及參考頻帶之檢測信號，而產生測定信號及參考信號。此處，參考頻帶於基於功率算出檢測信號之位準之情形時，設定於該位準成為對作為基準之白雜訊位準加上3分貝而得之位準以下之頻率區域。藉此，藉由算出測定信號與參考信號之差分而取得之解析信號成為已去除散粒雜訊及過度雜訊等者。如此般，由於在相同時序檢測測定頻帶之檢測信號及參考頻帶之檢測信號，故與在不同之時序檢測該等之情形相比，可謀求測量時間之短時間化。而且，由於在相同條 件下檢測測定頻帶之檢測信號及參考頻帶之檢測信號，故與在不同之條件下檢測該等之情形相比，可謀求測量結果之高精度化。
於本發明之一態樣之半導體元件檢查裝置中，頻帶設定部亦可於頻率高於測定頻帶之頻率區域中，設定參考頻帶。根據該構成，可抑制存在顯現於相對較低之頻率區域之傾向之1/F雜訊之影響波及至測定頻帶之檢測信號。
於本發明之一態樣之半導體元件檢查裝置中，頻帶設定部亦可以包含測定頻帶中所包含之系統雜訊之頻率之方式，設定參考頻帶。 根據該構成，可藉由算出測定信號與參考信號之差分，而自解析信號去除系統雜訊。
本發明之一態樣之半導體元件檢查裝置亦可進而包含將具有第1調變頻率之第1電信號施加至半導體元件之電信號施加部；且頻帶設定部以包含第1調變頻率之自然數倍之頻率之方式設定測定頻帶。根據該構成，可最佳地進行測定頻帶之設定。
於本發明之一態樣之半導體元件檢查裝置中，電信號施加部亦可將具有與第1調變頻率不同之第2調變頻率之第2電信號與第1電信號一同施加至半導體元件，頻帶設定部以包含第1調變頻率之自然數倍之頻率之方式設定測定頻帶，以包含第2調變頻率之自然數倍之頻率之方式設定參考頻帶。根據該構成，除了測定頻帶以外，於參考頻帶，亦可取得已去除散粒雜訊及過度雜訊等之其他解析信號。
本發明之一態樣之半導體元件檢查裝置亦可進而包含：第1電源，其使光產生部動作；及第2電源，其與第1電源分開設置，且使光檢測部動作。為了藉由算出測定信號與參考信號之差分，而取得已去除散粒雜訊及過度雜訊等之解析信號，必須於設定參考頻帶之頻率區域抑制系統雜訊之產生。因此，由於藉由分開設置第1電源與第2電源，而無須設置成為系統雜訊之產生要因之DD(digital to digital，數 位-數位)轉換器等，故可於設定參考頻帶之頻率區域抑制系統雜訊之產生。
於本發明之一態樣之半導體元件檢查裝置中，信號產生部亦可具有自測定頻帶之檢測信號產生測定信號，且自參考頻帶之檢測信號產生參考信號之頻譜分析儀。或者，信號產生部亦可具有：第1鎖定放大器，其自測定頻帶之檢測信號產生測定信號；及第2鎖定放大器，其自參考頻帶之檢測信號產生參考信號。或者，信號產生部亦可具有：第1頻譜分析儀，其自測定頻帶之檢測信號產生測定信號；及第2頻譜分析儀，其自參考頻帶之檢測信號產生參考信號。根據該等構成，可基於在相同時序檢測出之測定頻帶之檢測信號及參考頻帶之檢測信號，而高效地產生測定信號及參考信號。
本發明之一態樣之半導體元件檢查裝置包含：光產生部，其產生照射至被檢查元件即半導體元件之光；光檢測部，其於光產生部所產生之光照射至半導體元件時檢測於半導體元件反射之反射光，並輸出檢測信號；頻帶設定部，其對檢測信號設定測定頻帶及參考頻帶；信號產生部，其自測定頻帶之檢測信號產生測定信號，且自參考頻帶之檢測信號產生參考信號；及信號取得部，其藉由算出測定信號與參考信號之差分而取得解析信號；且頻帶設定部於基於振幅能算出檢測信號之位準之情形時，於該位準成為對作為基準之白雜訊位準加上6分貝而得之位準以下之頻率區域中，設定參考頻帶。
本發明之一態樣之半導體元件檢查方法包含如下步驟：光檢測步驟，對被檢測元件即半導體元件照射光，檢測於半導體元件反射之反射光，並輸出檢測信號；頻帶設定步驟，對檢測信號設定測定頻帶及參考頻帶；信號產生步驟，自測定頻帶之檢測信號產生測定信號，且自參考頻帶之檢測信號產生參考信號；及信號取得步驟，藉由算出測定信號與參考信號之差分而取得解析信號；且於頻帶設定步驟中， 於基於功率算出檢測信號之位準之情形時，於該位準成為對作為基準之白雜訊位準加上3分貝而得之位準以下之頻率區域中，設定參考頻帶。
本發明之一態樣之半導體元件檢查方法包含如下步驟：光檢測步驟，對被檢測元件即半導體元件照射光，檢測於半導體元件反射之反射光，並輸出檢測信號；頻帶設定步驟，對檢測信號設定測定頻帶及參考頻帶；信號產生步驟，自測定頻帶之檢測信號產生測定信號，且自參考頻帶之檢測信號產生參考信號；及信號取得步驟，藉由算出測定信號與參考信號之差分而取得解析信號；且於頻譜頻帶設定步驟中，於基於振幅能算出檢測信號之位準之情形時，於該位準成為對作為基準之白雜訊位準加上6分貝而得之位準以下之頻率區域中，設定參考頻帶。
即便藉由該等半導體元件檢查裝置及半導體元件檢查方法，根據與上述半導體元件檢查裝置相同之理由，亦可謀求測量時間之縮短化及測量結果之高精度化。
根據本發明之一態樣，可提供一種可謀求測量時間之縮短化及測量結果之高精度化之半導體元件檢查裝置及半導體元件檢查方法。
1‧‧‧半導體元件檢查裝置
2‧‧‧雷射光源(光產生部)
3‧‧‧第1電源
5‧‧‧光纖
6‧‧‧暗箱
7‧‧‧掃描光學系統
8‧‧‧掃描頭
9‧‧‧透鏡系統
10‧‧‧半導體元件
11‧‧‧光纖
12‧‧‧光感測器(光檢測部)
13‧‧‧第2電源
14‧‧‧放大器
15‧‧‧頻譜分析儀(信號產生部)
15A‧‧‧第1頻譜分析儀(信號產生部)
15B‧‧‧第2頻譜分析儀(信號產生部)
16‧‧‧頻帶設定部
17‧‧‧信號取得部
18‧‧‧控制裝置
19‧‧‧顯示裝置
21‧‧‧雷射掃描控制器
22‧‧‧測試器單元(電信號施加部)
23‧‧‧分支電路
24A‧‧‧第1鎖定放大器(信號產生部)
24B‧‧‧第2鎖定放大器(信號產生部)
FD1‧‧‧頻率區域
FD2‧‧‧頻率區域
FR1‧‧‧測定頻帶
FR2‧‧‧參考頻帶
L1‧‧‧白雜訊位準
L2‧‧‧位準
N‧‧‧系統雜訊
N1‧‧‧系統雜訊
N2‧‧‧系統雜訊
N3‧‧‧系統雜訊
S‧‧‧測定信號
圖1係本發明之一實施形態之半導體元件檢查裝置之構成圖。
圖2係表示用以說明圖1之半導體元件檢查裝置之測定頻帶及參考頻帶之第1設定例之檢測信號之頻率特性之圖表。
圖3係表示用以說明圖1之半導體元件檢查裝置中可設定參考頻帶之頻率區域之檢測信號之頻率特性之圖表。
圖4係表示系統雜訊重疊於白雜訊之情形之檢測信號之頻率特性之圖表。
圖5(a)-(c)係基於利用圖1之半導體元件檢查裝置所取得之測定信號、參考信號及解析信號之各者之半導體元件圖像。
圖6係表示用以說明圖1之半導體元件檢查裝置之測定頻帶及參考頻帶之第2設定例之檢測信號之頻率特性之圖表。
圖7係表示用以說明圖1之半導體元件檢查裝置之測定頻帶及參考頻帶之第3設定例之檢測信號之頻率特性之圖表。
圖8係基於在圖7之情形時利用圖1之半導體元件檢查裝置所取得之解析信號之半導體元件圖像。
圖9係本發明之另一實施形態之半導體元件檢查裝置之構成圖。
以下，針對本發明之一實施形態，參考圖式進行詳細說明。再者，對各圖中相同或相當之部分標註相同符號，且省略重複之說明。
如圖1所示，半導體元件檢查裝置1係於被檢查元件(DUT：Device Under Test)即半導體元件10特定產生異常之部位等、用以檢查半導體元件10之裝置。作為半導體元件10，存在電晶體等具有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)、巨大規模積體電路(ULSI：Ultra Large Scale Integration)、十億規模積體電路(GSI：Giga Scale Integration))、大電流用/高壓用MOS(metal oxide semiconductor，金屬氧化物半導體)電晶體及雙極電晶體等。又，半導體元件10亦可為將由熱引起之調變施加至基板之半導體元件。
半導體元件檢查裝置1具備雷射光源(光產生部)2。雷射光源2藉由第1電源3而動作，且出射照射至半導體元件10之光。自雷射光源2出射之光經由探針光用之偏光保存單模光纖5而導光至掃描光學系統 7。掃描光學系統7具有掃描頭8及透鏡系統9。藉此，導光至掃描光學系統7之光成像於半導體元件10之特定位置，該光之照射區域相對於半導體元件10進行2維掃描。再者，掃描光學系統7及半導體元件10配置於暗箱6內。
自雷射光源2出射之光照射至半導體元件10時於半導體元件10反射之反射光，經由返回光用之光纖11而導光至光感測器(光檢測部)12。光感測器12藉由與第1電源3分開設置之第2電源13而動作，且檢測反射光並輸出檢測信號。自光感測器12輸出之檢測信號經由放大器14而輸入至頻譜分析儀(信號產生部)15。頻譜分析儀15經由頻帶設定部16及信號取得部17之各者而與控制裝置18電性連接。控制裝置18基於藉由信號取得部17取得之解析信號而形成半導體元件圖像，並使該半導體元件圖像顯示於顯示裝置19。
於控制裝置18電性連接有雷射掃描控制器21。雷射掃描控制器21控制雷射光源2及掃描光學系統7。於頻譜分析儀15電性連接有包含測試器、脈衝發生器及電源之測試器單元(電信號施加部)22。測試器單元22將具有特定之調變頻率之電信號施加至半導體元件10。藉此，於檢查時驅動半導體元件10。
其次，對頻帶設定部16、頻譜分析儀15及信號取得部17更詳細地進行說明。如圖2所示，頻帶設定部16對輸入至頻譜分析儀15之檢測信號設定測定頻帶FR1及參考頻帶FR2。測定頻帶FR1係包含測定信號S之頻率(施加至半導體元件10之電信號之調變頻率之N倍(N為自然數)之頻率)之頻帶。另一方面，參考頻帶FR2係用以自測定頻帶FR1之檢測信號去除雜訊而設定之頻帶。
如圖3所示，頻帶設定部16係於基於功率算出檢測信號之位準之情形時，於該位準成為對作為基準之白雜訊位準L1加上3分貝而得之位準L2以下之頻率區域FD1，設定參考頻帶FR2。此係指位準L2為白 雜訊位準L1之約2倍(10log10L2-10log10L1=10log10(L2/L1)=3、L2≒L1×2)。再者，於基於振幅能算出檢測信號之位準之情形時，於成為對作為基準之白雜訊位準L1加上6分貝而得之位準L2以下之頻率區域FD1，設定參考頻帶FR2(20log10L2-20log10L1=20log10(L2/L1)=6、L2≒L1×2)。
作為一例，作為基準之白雜訊位準L1係於未驅動半導體元件10之狀態(即、未自測試器單元22輸入電信號之狀態)下，對半導體元件10之特定區域(測量區域或參考區域)照射光，於檢測出於該特定區域反射之反射光之情形時，產生於測定頻帶FR1之白雜訊位準。再者，頻帶設定部16無須每次測量時均檢測作為基準之白雜訊位準L1、及用以設定參考頻帶FR2之頻率區域FD1，而可預先決定設定參考頻帶FR2之區域。圖2所示之第1例中，頻帶設定部16係於頻率高於測定頻帶FR1之頻率區域FD1，設定參考頻帶FR2。其原因在於，如圖3所示，於頻率低於測定頻帶FR1之頻率區域，具有存在顯現1/F雜訊之頻率區域FD2之傾向。
頻譜分析儀15自測定頻帶FR1之檢測信號產生測定信號，且自參考頻帶FR2之檢測信號產生參考信號。如此般，頻譜分析儀15係可同時實施複數個頻帶之信號之產生者。作為如此之頻譜分析儀，存在例如愛德萬測試公司(ADVANTEST CORPORATION)之跨域分析儀。信號取得部17藉由算出由頻譜分析儀15所產生之測定信號與參考信號之差分而取得解析信號。藉此，可取得去除散粒雜訊及過度雜訊等之解析信號。
其次，針對信號取得部17之雜訊之去除更詳細地進行說明。於光探測技術中，S/N係如圖4所示，除了反射光之散粒雜訊、雷射光源2之過度雜訊及光感測器12之熱雜訊等白雜訊以外，亦由與光感測器12相關之系統雜訊N1、與雷射光源2相關之系統雜訊N2、及與電路動 作相關之系統雜訊N3等系統雜訊規定。
若示為電流雜訊isn，且設定電子之電荷e、光電流ID、暗電流Id、所要觀察之頻率帶△f，則散粒雜訊以下式表示。相對於此，過度雜訊與光之光量成比例，其乘數根據雷射光源2而各不相同。
於光探測技術中，散粒雜訊及過度雜訊依存於反射光之光量而增加。具體而言，散粒雜訊與光量之平方根成比例，過度雜訊與光量成比例。其結果，若於重疊有雜訊成分之狀態下進行映射，則如圖5(a)、(b)所示，可獲得與圖案圖像雜訊(為圖5(b)之半導體元件圖像，相當於基於上述參考信號之半導體元件圖像)類似之圖像(為圖5(a)之半導體元件圖像，相當於基於上述測定信號之半導體元件圖像)。
此處，不可能根本上去除散粒雜訊，從而無法避免散粒雜訊成分作為圖案圖像而重疊於測量結果。而且，於測量結果中，除了與光量之平方根成比例之散粒雜訊成分以外，亦會重疊與光量成比例之過度雜訊成分。因此，難以利用簡單之圖案圖像之圖像處理去除散粒雜訊及過度雜訊。
對此，於現有之光探測技術中，於反射光之檢測信號中檢測特定頻帶之信號。藉由將此時所獲得之振幅圖像、相位圖像及IQ圖像顯示於顯示裝置，而可檢測半導體元件之動作狀態。然而，於振幅圖像之信號上，如上所述般，仍會如圖案圖像般重疊依存於來自半導體元件之表面之反射光的強度之圖像雜訊。因此，即便為了提高圖像之S/N而累加信號，圖像雜訊仍不會消失，而會覆蓋並遮隱信號。再者，一般廣泛使用之鎖定法(藉由取得與信號之脈衝行同步之頻率而提高S/N之方法)，與先前之方法相同。
根據上述半導體元件檢查裝置1，可解決上述問題。首先，必須 去除與光感測器12相關之系統雜訊N1、與雷射光源2相關之系統雜訊N2、及與電路動作相關之系統雜訊N3等系統雜訊(參照圖4)。因此，藉由分開設置雷射光源2用之第1電源3與光感測器12用之第2電源13，而去除由開關電源及DD轉換器等數位電源所引起之系統雜訊N1、N2。又，不使用用於控制雷射光源2及光感測器12等之IC(integrated circuit，積體電路)等，而自外部控制雷射光源2及光感測器12等，藉此去除與電路動作相關之系統雜訊N3。
而且，於測量時，選擇存在測定信號S之範圍作為中心頻率，直接或作為時間常數而設定測定頻帶FR1之帶寬。又，於使中心頻率略微偏移之處(例如於連續相鄰之處)，直接或作為時間常數而以具有與測定頻帶FR1相同之帶寬設定參考頻帶FR2之帶寬。特別是於不存在依存於頻率之雜訊之情形時，以相同帶寬或時間常數測量時之雜訊位準於相近之頻率相等。
繼而，將測定頻帶FR1之頻率之功率換算為振幅能。又，將參考頻帶FR2之頻率之功率亦轉換為振幅能。而且，若取得所轉換之振幅能彼此之差分，則可取得已去除散粒雜訊及過度雜訊等之振幅能。藉由基於該振幅能進行映射，可如圖5(c)所示，實時獲得根據半導體元件10之響應而調變之光信號映像(相當於基於上述解析信號之半導體元件圖像)。
如以上說明般，於半導體元件檢查裝置1中，實施包含如下步驟之半導體元件檢查方法：光檢測步驟，對半導體元件10照射光，檢測於半導體元件10反射之反射光，並輸出檢測信號；頻帶設定步驟，對檢測信號設定測定頻帶FR1及參考頻帶FR2；信號產生步驟，自測定頻帶FR1之檢測信號產生測定信號，且自參考頻帶FR2之檢測信號產生參考信號；及信號取得步驟，藉由算出測定信號與參考信號之差分而取得解析信號。而且，於頻帶設定步驟中，於基於功率算出檢測信 號之位準之情形時，於該位準成為對作為基準之白雜訊位準L1加上3分貝而得之位準L2以下之頻率區域FD1，設定參考頻帶FR2。換言之，於頻帶設定步驟中，於基於振幅能算出檢測信號之位準之情形時，於該位準成為對作為基準之白雜訊位準L1加上6分貝而得之位準L2以下之頻率區域FD1，設定參考頻帶FR2。
如此般，於半導體元件檢查裝置1中，基於在相同之時序檢測出之測定頻帶FR1之檢測信號及參考頻帶FR2之檢測信號，而產生測定信號及參考信號。此處，參考頻帶FR2係於基於功率算出檢測信號之位準之情形時，於該位準成為對作為基準之白雜訊位準L1加上3分貝而得之位準L2以下之頻率區域FD1所設定。藉此，藉由算出測定信號與參考信號之差分所取得之解析信號成為去除散粒雜訊及過度雜訊等者。如此般，由於在相同時序檢測測定頻帶FR1之檢測信號及參考頻帶FR2之檢測信號，故與在不同之時序檢測該等之情形相比，可謀求測量時間之短時間化。而且，由於在相同條件下檢測測定頻帶FR1之檢測信號及參考頻帶FR2之檢測信號，故與在不同之條件下檢測該等之情形相比，可謀求測量結果之高精度化。
再者，藉由調整頻帶濾波器或檢測信號之累加時間(累加次數)，可確保測定信號超過位準L2之充分之信號強度。但若於超過位準L2之頻率區域設定參考頻帶FR2，則於採用測定信號與參考信號之差分時，不僅雜訊成分消失，信號成分亦消失。
又，於半導體元件檢查裝置1中，頻帶設定部16於頻率高於測定頻帶FR1之頻率區域FD1設定參考頻帶FR2。藉此，可抑制存在顯現於相對較低之頻率區域之傾向之1/F雜訊之影響波及至測定頻帶FR1之檢測信號。
又，於半導體元件檢查裝置1中，分開設置雷射光源2用之第1電源3與光感測器12用之第2電源13。藉此，由於無須設置成為系統雜訊 之產生要因之DD轉換器等，故可於設定參考頻帶FR2之頻率區域FD1抑制系統雜訊之產生。由於為藉由算出測定信號與參考信號之差分而取得已去除散粒雜訊及過度雜訊等之解析信號，必須於設定參考頻帶FR2之頻率區域FD1抑制系統雜訊之產生，故該構成極其重要。
又，於半導體元件檢查裝置1中，使用可同時實施複數個頻帶之信號之產生之頻譜分析儀15。藉此，可基於在相同時序檢測出之測定頻帶FR1之檢測信號及參考頻帶FR2之檢測信號，而高效地產生測定信號及參考信號。
再者，測定頻帶FR1及參考頻帶FR2之設定可如下所述般進行。 例如，可使檢測信號之頻率特性顯示於顯示裝置19，從而使用者可一面確認畫面一面手動設定各頻帶FR1、FR2。又，可檢測功率之峰值頻率，並基於此而自動地設定測定頻帶FR1，且於僅偏移所設定之頻率之量之範圍內自動地設定參考頻帶FR2。又，可取得施加至半導體元件10之電信號之調變頻率，且以包含該調變頻率之N倍(N為自然數)之頻率之方式自動地設定測定頻帶FR1。該情形時，可最佳地進行測定頻帶FR1之設定。
又，藉由雷射光源2產生之頻率依存雜訊，可藉由測量於參考樣品(鏡等)正反射之光，而取得產生之頻率。又，於不入射光進行測量之情形時，可取得藉由其他裝置產生之頻率依存雜訊，藉此，可取得產生之頻率。
又，測定信號與參考信號之差分之算出可針對每個像素而進行，亦可於整體畫面進行。又，於欲同時觀察2個頻率之情形時，可藉由對該2個頻率之各者設定測定頻帶FR1及參考頻帶FR2，且針對該等算出測定信號與參考信號之差分，而去除散粒雜訊及過度雜訊等，並且相對於平均值而將一信號示為正且將另一信號示為負。
圖6係表示用以說明測定頻帶FR1及參考頻帶FR2之第2設定例之 檢測信號之頻率特性之圖表。如圖6所示，例如，於無法完全去除之系統雜訊N存在於測定信號S之附近之情形時，頻帶設定部16以包含測定頻帶FR1中所包含之系統雜訊N之頻率之方式設定參考頻帶FR2。 即，測定頻帶FR1及參考頻帶FR2以使該等兩者包含系統雜訊N之方式設定。藉此，可藉由算出測定信號與參考信號之差分，而自解析信號去除系統雜訊N。本方法特別是於無法獲得參考信號，且基礎時脈不穩定，而必須廣泛採用RBW(Resolution Bandwidth，解析頻寬)之樣品時較為有效。再者，例如，於可使測定信號S之頻率相對於無法完全去除之系統雜訊N之頻率移位之情形時，亦可以不包含系統雜訊N之頻率之方式設定測定頻帶FR1及參考頻帶FR2。
圖7係表示用以說明測定頻帶FR1及參考頻帶FR2之第3設定例之檢測信號之頻率特性之圖表。如圖7所示，例如，於測試器單元22將具有第1調變頻率之第1電信號E1、及具有與第1調變頻率不同之第2調變頻率之第2電信號E2(例如、資料用正反器及時脈緩衝器)施加至半導體元件10之情形時，於欲同時觀察由該等信號所引起之調變時，頻帶設定部16基於第1電信號E1之第1調變頻率及第2電信號E2之第2調變頻率，設定測定頻帶FR1及參考頻帶FR2。即，測定頻帶FR1以包含第1電信號E1之第1調變頻率之N倍(N為自然數)之頻率之方式設定，參考頻帶FR2以包含第2電信號E2之第2調變頻率之N倍(N為自然數)之頻率之方式設定。藉此，可藉由算出基於測定頻帶FR1之測定信號S1與基於參考頻帶FR2之測定信號S2之差分，而除測定頻帶FR1以外，於參考頻帶FR2亦取得已去除散粒雜訊及過度雜訊等之其他解析信號。而且，如圖8所示，如將與測定信號S1對應之區域稱為白，將與測定信號S2對應之區域稱為黑般，可獲得經分色之半導體元件圖像。
以上，雖已針對本發明之一實施形態進行了說明，但本發明並非限定於上述實施形態。例如，產生照射至半導體元件之光之光產生 部並非限定於雷射光源2，亦可為超輻射二極體等其他光源。又，亦可對半導體元件10施加熱而代替施加電信號。該情形時，測定頻帶FR1以包含施加至半導體元件10之熱之調變頻率之N倍(N為自然數)之頻率之方式設定。又，如圖9所示，半導體元件檢查裝置1亦可具備如下部分而代替可同時實施複數個頻帶之信號之產生之頻譜分析儀15，即具備：第1頻譜分析儀(信號產生部)15A，其自測定頻帶FR1之檢測信號產生測定信號；及第2頻譜分析儀(信號產生部)15B，其自參考頻帶FR2之檢測信號產生參考信號。該情形時，自放大器14輸出之檢測信號藉由分支電路23分支並輸入至第1頻譜分析儀15A及第2頻譜分析儀15B。再者，半導體元件檢查裝置1亦可具備如下部分而代替第1頻譜分析儀15A及第2頻譜分析儀15B，即具備：第1鎖定放大器(信號產生部)24A，其自測定頻帶FR1之檢測信號產生測定信號；及第2鎖定放大器(信號產生部)24B，其自參考頻帶FR2之檢測信號產生參考信號。藉由任一構成均可基於在相同時序檢測出之測定頻帶FR1之檢測信號及參考頻帶FR2之檢測信號，而高效地產生測定信號及參考信號。又，參考頻帶FR2亦可設定於顯現1/F雜訊之頻率區域FD2之最大頻率以上且施加至半導體元件10之電信號之調變頻率之N倍(N為自然數)之頻率以下之頻率區域。該情形時亦可最佳地進行參考頻帶FR2之設定。
1‧‧‧半導體元件檢查裝置
2‧‧‧雷射光源(光產生部)
3‧‧‧第1電源
5‧‧‧光纖
6‧‧‧暗箱
7‧‧‧掃描光學系統
8‧‧‧掃描頭
9‧‧‧透鏡系統
10‧‧‧半導體元件
11‧‧‧光纖
12‧‧‧光感測器(光檢測部)
13‧‧‧第2電源
14‧‧‧放大器
15‧‧‧頻譜分析儀(信號產生部)
16‧‧‧頻帶設定部
17‧‧‧信號取得部
18‧‧‧控制裝置
19‧‧‧顯示裝置
21‧‧‧雷射掃描控制器
22‧‧‧測試器單元(電信號施加部)

Claims (15)

  1. 一種半導體元件檢查裝置，其包含：光產生部，其產生照射至被檢查元件即半導體元件之光；光檢測部，其於上述光產生部所產生之上述光照射至上述半導體元件時，檢測於上述半導體元件反射之反射光，並輸出檢測信號；頻帶設定部，其對上述檢測信號設定測定頻帶及參考頻帶；信號產生部，其自上述測定頻帶之上述檢測信號產生測定信號，且自上述參考頻帶之上述檢測信號產生參考信號；及信號取得部，其藉由算出上述測定信號與上述參考信號之差分而取得解析信號；且上述頻帶設定部於基於功率算出上述檢測信號之位準之情形時，於該位準成為對作為基準之白雜訊位準加上3分貝而得之位準以下之頻率區域中，設定上述參考頻帶。
  2. 如請求項1之半導體元件檢查裝置，其中上述頻帶設定部於頻率高於上述測定頻帶之上述頻率區域中，設定上述參考頻帶。
  3. 如請求項1之半導體元件檢查裝置，其中上述頻帶設定部以包含上述測定頻帶中所包含之系統雜訊之頻率之方式設定上述參考頻帶。
  4. 如請求項1之半導體元件檢查裝置，其進而包含將具有第1調變頻率之第1電信號施加至上述半導體元件之電信號施加部；且上述頻帶設定部以包含上述第1調變頻率之自然數倍之頻率之方式設定上述測定頻帶。
  5. 如請求項4之半導體元件檢查裝置，其中上述電信號施加部將具有與上述第1調變頻率不同之第2調變頻率之第2電信號與上述第 1電信號一同施加至上述半導體元件，且上述頻帶設定部以包含上述第1調變頻率之自然數倍之頻率之方式設定上述測定頻帶，且以包含上述第2調變頻率之自然數倍之頻率之方式設定上述參考頻帶。
  6. 如請求項1至5中任一項之半導體元件檢查裝置，其進而包含：第1電源，其使上述光產生部動作；及第2電源，其與上述第1電源分開設置，且使上述光檢測部動作。
  7. 如請求項1至5中任一項之半導體元件檢查裝置，其中上述信號產生部具有自上述測定頻帶之上述檢測信號產生上述測定信號，且自上述參考頻帶之上述檢測信號產生上述參考信號之頻譜分析儀。
  8. 如請求項6之半導體元件檢查裝置，其中上述信號產生部具有自上述測定頻帶之上述檢測信號產生上述測定信號，且自上述參考頻帶之上述檢測信號產生上述參考信號之頻譜分析儀。
  9. 如請求項1至5中任一項之半導體元件檢查裝置，其中上述信號產生部具有：第1鎖定放大器，其自上述測定頻帶之上述檢測信號產生上述測定信號；及第2鎖定放大器，其自上述參考頻帶之上述檢測信號產生上述參考信號。
  10. 如請求項6之半導體元件檢查裝置，其中上述信號產生部具有：第1鎖定放大器，其自上述測定頻帶之上述檢測信號產生上述測定信號；及第2鎖定放大器，其自上述參考頻帶之上述檢測信號產生上述參考信號。
  11. 如請求項1至5中任一項之半導體元件檢查裝置，其中上述信號產生部具有：第1頻譜分析儀，其自上述測定頻帶之上述檢測信號產生上述測定信號；及第2頻譜分析儀，其自上述參考頻帶之 上述檢測信號產生上述參考信號。
  12. 如請求項6之半導體元件檢查裝置，其中上述信號產生部具有：第1頻譜分析儀，其自上述測定頻帶之上述檢測信號產生上述測定信號；及第2頻譜分析儀，其自上述參考頻帶之上述檢測信號產生上述參考信號。
  13. 一種半導體元件檢查裝置，其包含：光產生部，其產生照射至被檢查元件即半導體元件之光；光檢測部，其於上述光產生部所產生之上述光照射至上述半導體元件時，檢測於上述半導體元件反射之反射光，並輸出檢測信號；頻帶設定部，其對上述檢測信號設定測定頻帶及參考頻帶；信號產生部，其自上述測定頻帶之上述檢測信號產生測定信號，且自上述參考頻帶之上述檢測信號產生參考信號；及信號取得部，其藉由算出上述測定信號與上述參考信號之差分而取得解析信號；且上述頻帶設定部於基於振幅能算出上述檢測信號之位準之情形時，於該位準成為對作為基準之白雜訊位準加上6分貝而得之位準以下之頻率區域中，設定上述參考頻帶。
  14. 一種半導體元件檢查方法，其包含如下步驟：光檢測步驟，對被檢測元件即半導體元件照射光，檢測於上述半導體元件反射之反射光，並輸出檢測信號；頻帶設定步驟，對上述檢測信號設定測定頻帶及參考頻帶；信號產生步驟，自上述測定頻帶之上述檢測信號產生測定信號，且自上述參考頻帶之上述檢測信號產生參考信號；及信號取得步驟，藉由算出上述測定信號與上述參考信號之差分而取得解析信號；且 於上述頻帶設定步驟中，於基於功率算出上述檢測信號之位準之情形時，於該位準成為對作為基準之白雜訊位準加上3分貝而得之位準以下之頻率區域中，設定上述參考頻帶。
  15. 一種半導體元件檢查方法，其包含如下步驟：光檢測步驟，對被檢測元件即半導體元件照射光，檢測於上述半導體元件反射之反射光，並輸出檢測信號；頻帶設定步驟，對上述檢測信號設定測定頻帶及參考頻帶；信號產生步驟，自上述測定頻帶之上述檢測信號產生測定信號，且自上述參考頻帶之上述檢測信號產生參考信號；及信號取得步驟，藉由算出上述測定信號與上述參考信號之差分而取得解析信號；且於上述頻譜頻帶設定步驟中，於基於振幅能算出上述檢測信號之位準之情形時，於該位準成為對作為基準之白雜訊位準加上6分貝而得之位準以下之頻率區域中，設定上述參考頻帶。
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