WO2016056110A1 - 解析装置及び解析方法 - Google Patents

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WO2016056110A1
WO2016056110A1 PCT/JP2014/077099 JP2014077099W WO2016056110A1 WO 2016056110 A1 WO2016056110 A1 WO 2016056110A1 JP 2014077099 W JP2014077099 W JP 2014077099W WO 2016056110 A1 WO2016056110 A1 WO 2016056110A1
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heat source
source position
measurement
measurement point
measurement object
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PCT/JP2014/077099
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共則 中村
伸幸 平井
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浜松ホトニクス株式会社
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    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for specifying the position of a heat source generated inside a measurement object.
  • an apparatus for analyzing the heat distribution of the measurement object and the position of the heat source is known (for example, see Patent Document 1 or 2).
  • the apparatus of Patent Document 1 heats the wiring on the surface of the measurement object with a heating laser, acquires the heat distribution information of the wiring from the intensity of reflected light in the wiring, and identifies the wiring in a disconnected state from the heat distribution information.
  • the apparatus of Patent Document 2 applies a modulation current to a measurement object by utilizing the fact that a heat source is generated at a failure location (short-circuit location) by applying a modulation current, and from the heat source inside the measurement object. The generated heat is measured with an infrared camera and the position of the heat source (failure location) is analyzed.
  • the apparatus disclosed in Patent Document 1 specifies the disconnection state of the wiring on the surface of the measurement object, and does not analyze the failure location in the depth direction. It is difficult to use for the analysis.
  • the apparatus of Patent Document 2 specifies the three-dimensional position of a heat source (failure location) by measuring heat generation with an infrared camera. However, since the time resolution of the infrared camera is limited, the depth of the heat source is limited.
  • the position in the vertical direction may not be analyzed with high accuracy.
  • the heat response of the measurement object is accelerated due to the shallow heat source position.
  • the time resolution of the infrared camera is not sufficient, and the position of the heat source in the depth direction may not be analyzed with high accuracy.
  • an object of the present invention is to provide an analysis apparatus and an analysis method capable of specifying a heat source position inside a measurement object with high accuracy by improving time resolution.
  • An analysis apparatus is an analysis apparatus that identifies a heat source position inside a measurement object, and sets a measurement point for one surface of the measurement object, and applies a stimulus signal to the measurement object. Based on an application unit, a light irradiation unit that irradiates light at a measurement point, a light detection unit that detects light reflected at the measurement point in response to light irradiation, and outputs a detection signal, and a detection signal and a stimulation signal And an analysis unit for deriving a distance from the measurement point to the heat source position and identifying the heat source position.
  • the analysis method of the present invention is an analysis method for specifying a heat source position inside a measurement object, the step of setting a measurement point for one surface of the measurement object, and the step of applying a stimulus signal to the measurement object And a step of irradiating the measurement point with light, a step of converting the light reflected at the measurement point in response to the light irradiation into a detection signal, and from the measurement point to the heat source position based on the detection signal and the stimulus signal. Deriving a distance and identifying a heat source location.
  • a stimulus signal is applied to a measurement object irradiated with light.
  • the short-circuit portion When a short-circuit portion exists inside the measurement object, the short-circuit portion generates heat and becomes a heat source by application of a stimulus signal.
  • a heat source In a state where a heat source is generated, light reflected at a measurement point set with respect to one surface of the measurement object is detected according to the irradiated light, and a detection signal is output.
  • the reflectance of light changes according to the heat from the heat source.
  • the thermal response from the heat source becomes faster in inverse proportion to the distance from the heat source to the measurement point
  • by analyzing the detection signal of light whose reflectivity has changed according to the heat from the heat source from the measurement point to the heat source position Can be estimated.
  • the heat source position by specifying the heat source position by a method of analyzing the detection signal according to the reflected light, for example, compared with a method that requires an integration (shutter) time of about 1 ms to 10 ms, such as an infrared camera.
  • the time resolution can be improved.
  • the change in reflectance is maximum on the one surface, so that by detecting the light reflected on the one surface, It is possible to detect light that appropriately reflects the change in reflectance according to the heat of the heat source.
  • the position of the heat source inside the measurement object can be specified with high accuracy.
  • the analysis unit may derive the distance from the measurement point to the heat source position by deriving the phase delay amount of the detection signal with respect to the stimulus signal, and specify the heat source position. .
  • the phase delay amount of the detection signal with respect to the stimulus signal changes according to the time change of the reflectance of the reflected light. For this reason, by deriving the phase delay amount of the detection signal, the distance to the heat source position can be derived and the heat source position can be specified. Derivation of the phase delay amount can be easily performed, and the phase delay amount and the temporal change in reflectance are in a close correspondence, so that the phase delay amount of the detection signal can be derived easily and accurately.
  • the heat source position can be specified.
  • the analysis unit may specify the heat source position by two-dimensionally mapping the phase delay amount.
  • the heat source position can be analyzed more easily and with high accuracy. Further, for example, even when there are two or more heat sources, the position of the heat source can be easily and accurately analyzed.
  • the setting unit sets at least three measurement points for the measurement object, and the analysis unit starts the heat source from each of the set at least three measurement points.
  • the distance to the position may be derived, and the heat source position may be specified.
  • the heat source position needs to specify a three-dimensional position, and the heat source position can be specified by deriving at least three phase delay amounts.
  • the setting unit sets at least four measurement points with respect to the measurement object, and the analysis unit generates a heat source from each of the set at least four measurement points.
  • Each distance to the position may be derived. In this case, based on the derived distance, a heat source position candidate region on one surface of the measurement target can be estimated.
  • the analysis apparatus of the present invention may further include an infrared camera unit that acquires an infrared image of the measurement object. Since the approximate heat source position can be specified by the infrared image acquired by the infrared camera unit, the specification of the heat source position by the analysis unit can be simplified.
  • the setting unit may set the measurement point based on the infrared image acquired by the infrared camera unit. Since the rough heat source position on one surface of the measurement object can be specified by the infrared image, the measurement point can be set at a more appropriate position.
  • the analysis unit derives the distance from the measurement point to the heat source position based on the derived phase delay amount and the heat propagation speed determined according to the measurement object, and determines the heat source position. You may analyze. Since the distance to the heat source position is easily and accurately derived from the phase delay amount and the heat propagation speed, the heat source position can be specified easily and with high precision.
  • the analysis unit stores in advance a table that defines the correspondence relationship between the phase delay amount of the detection signal and the distance from the measurement point to the heat source position, and the derived phase delay amount and Based on the table, the distance from the measurement point to the heat source position may be derived to analyze the heat source position.
  • the light irradiator may include light intensity for outputting light and an optical scanner for irradiating the measurement point with light. Thereby, light can be appropriately irradiated to the set measurement point.
  • the position of the heat source in the measurement object can be specified with high accuracy by improving the time resolution.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an analysis apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is a figure explaining a semiconductor device. It is a figure explaining the phase delay amount of a detection signal. It is a figure which shows the analysis image of the heat source position by three-point measurement. It is a block diagram of the analyzer which concerns on 2nd Embodiment of this invention. It is a figure which shows the analysis image of the heat-source position by 1-point measurement. It is a figure explaining the semiconductor device which concerns on a modification.
  • the analysis apparatus 1 performs an analysis for specifying a heat source position in a measurement object (details will be described later) such as a semiconductor device SD that is a device under test (DUT).
  • the heat source is a heat generation point inside the measurement object.
  • the analysis device 1 is a failure analysis device that analyzes an abnormality such as a short portion inside the measurement object by specifying a heat source position.
  • Examples of devices to be inspected include integrated circuits having PN junctions such as transistors (for example, small scale integrated circuits (SSI), medium scale integrated circuits (MSI), large scale integrated circuits (LSIs). : Large Scale Integration (VLSI: Very Large Scale Integration), Ultra Large Scale Integration (ULSI), Giga Scale Integration (GSI), for large currents / Memory storage devices such as high voltage MOS transistors and bipolar transistors can be used. In the following description, it is assumed that the device under test is an integrated circuit.
  • SSI small scale integrated circuits
  • MSI medium scale integrated circuits
  • LSIs large scale integrated circuits
  • VLSI Very Large Scale Integration
  • ULSI Ultra Large Scale Integration
  • GSI Giga Scale Integration
  • Memory storage devices such as high voltage MOS transistors and bipolar transistors can be used. In the following description, it is assumed that the device under test is an integrated circuit.
  • the semiconductor device SD will be described with reference to FIG. 2A shows the semiconductor device SD1 as an example of the semiconductor device SD, and FIG. 2B shows the semiconductor device SD2 as an example of the semiconductor device SD.
  • the insulating film X2 is laminated on the Si substrate X1
  • the process layer X3 is further formed on the insulating film (SiO2 layer) X2
  • the wiring layer X4 is formed on the process layer X3.
  • the protective film X5 is laminated on the wiring layer X4.
  • the part that can be a heat generation part due to the short circuit is a device layer including the process layer X3 and the wiring layer X4.
  • one surface of the measurement object is, for example, a surface X41 in contact with the protective film X5 in the wiring layer X4 and a surface X31 in contact with the insulating film X2 in the process layer X3. is there.
  • the protective film X5 and the insulating film X2 are also measured objects in addition to the device layer, one surface of the measured object is, for example, the surface X51 of the protective film X5 in contact with air and the insulation in contact with the Si substrate X1. This is the surface X21 of the film X2.
  • one surface of the measurement object is, for example, the surface X51 of the protective film X5 that comes into contact with air and the surface X11 of the Si substrate X1 that comes into contact with air.
  • the semiconductor device SD2 shown in FIG. 2B has a configuration substantially similar to that of the semiconductor device SD1 shown in FIG. 2A, but there is no insulating film X2 and the process layer X3 is stacked on the Si substrate X1. This is different from the semiconductor device SD1.
  • a device layer including the process layer X3 and the wiring layer X4 is a measurement object, for example, one surface of the measurement object is a surface X41 in contact with the protective film X5 in the wiring layer X4, and the process This is the surface X31 in contact with the Si substrate X1 in the layer X3.
  • one surface of the measurement object is in contact with, for example, the surface X51 of the protective film X5 that is in contact with air and the Si substrate X1 in the process layer X3.
  • Surface X31 the Si substrate X1 is also a measurement object
  • one surface of the measurement object is, for example, the surface X51 of the protective film X5 that comes into contact with air and the surface X11 of the Si substrate X1 that comes into contact with air.
  • the semiconductor device SD is assumed to be the semiconductor device SD1, and the process layer X3, the wiring layer X4, the protective film X5, and the insulating film X2 will be described as the measurement object MO in the present embodiment.
  • the measurement object MO one surface of the measurement object MO described above may be described as the surface of the measurement object.
  • the analysis apparatus 1 includes a tester 11 (application unit), a light source 12 (light irradiation unit), a photodetector 13 (light detection unit), a processing unit 14, a computer 15, and a display unit 28. And an input unit 29.
  • the computer 15 includes a data analysis unit 15a (analysis unit), a control unit 15b, and a condition setting unit 15c (setting unit).
  • the semiconductor device SD is placed on the stage 25.
  • the tester 11 outputs a modulation current (stimulation signal) and applies the modulation current to the measurement object MO of the semiconductor device SD.
  • the semiconductor device SD is driven by the modulation current applied by the tester 11.
  • the short portion when a short portion is included in the measurement object MO, the short portion generates heat as a heat source when a modulation current is applied. That is, the tester 11 generates a heat source in the semiconductor device SD by applying a modulation current to the measurement object MO.
  • the tester 11 Based on the timing trigger signal input from the processing unit 14, the tester 11 generates and outputs a modulation current having the same frequency and phase synchronization as the timing trigger signal.
  • the light source 12 irradiates the measurement object MO with light (irradiation light).
  • the light source 12 is composed of SLD (Super Luminescent Diode).
  • the light source 12 may be a laser light source such as an LD (Laser Diode), an LED (Light Emitting Diode), or a light source using a lamp light source. Further, the irradiation light may be CW light or pulsed light.
  • the wavelength of the irradiation light is, for example, about 1.3 ⁇ m, and the refractive index of the measurement object MO mainly made of silicon is about 3.5.
  • the irradiation light output from the light source 12 is input to the polarizer 18 through the pinhole 16 and the lens 17.
  • the polarizer 18 transmits only the irradiation light polarized in a specific direction, and the irradiation light transmitted through the polarizer 18 is input to a deflecting beam splitter (hereinafter referred to as PBS: Polarization Beam Splitter) 19.
  • PBS Polarization Beam Splitter
  • the PBS 19 transmits light polarized in a specific direction and reflects light polarized in a specific direction.
  • the PBS 19 reflects the irradiation light transmitted through the polarizer 18 toward the optical scanner 26 (light irradiation unit).
  • the optical scanner 26 is, for example, a galvanometer mirror scanner, a polygon mirror scanner, a MEMS mirror scanner, or the like, and is controlled so as to irradiate light from the PBS 19 to a desired position of the measurement object MO.
  • the polarizer 18 may be deleted if not required.
  • the irradiation light output from the optical scanner 26 passes through the short pass filter 27 and is irradiated to the measurement object MO of the semiconductor device SD through the ⁇ / 4 plate 20 and the lens 21. More specifically, the irradiation light is applied to measurement points set on the surface of the measurement object MO described later.
  • the light (reflected light) reflected at the measurement point according to the irradiation light is input to the PBS 19 again through the lens 21, the short pass filter 27, the ⁇ / 4 plate 20, and the optical scanner 26.
  • the short pass filter 27 can block infrared rays generated by the measurement object MO.
  • the light input to the PBS 19 is transmitted through the ⁇ / 4 plate 20 twice, so that the polarization direction is inclined, so that the PBS 19 transmits the reflected light.
  • the reflected light is input to the photodetector 13 through the lens 22 and the pinhole 23.
  • the optical system of the present embodiment uses a confocal optical system and is configured to detect reflected light from a limited focal range.
  • the pinholes 16 and 23 are used.
  • a confocal optical system may be realized by using the difference in refractive index between the core and the clad using an optical fiber.
  • the photodetector 13 detects the reflected light reflected on the surface of the measurement object MO according to the irradiation light.
  • the photodetector 13 converts the detected reflected light into a detection signal that is an analog signal and outputs the detection signal.
  • the photodetector 13 is an APD (Avalanche PhotoDiode), PD (PhotoDiode), PMT (PhotoMultiplier Tube), or the like.
  • APD Anavalanche PhotoDiode
  • PD PhotoDiode
  • PMT PhotoMultiplier Tube
  • the time change of the detection signal output from the photodetector 13 changes according to the speed of the thermal response that the measurement point receives from the heat source.
  • the quickness of the thermal response which a measurement point receives from a heat source becomes quick, so that a measurement point is near from a heat source.
  • the detection signal output from the photodetector 13 is input to the processing unit 14.
  • the processing unit 14 outputs a timing trigger signal to the tester 11 and the computer 15. Based on the timing trigger signal, the tester 11 generates a modulation current having the same frequency and the same phase as the timing trigger signal. Further, when the detection signal is input, the processing unit 14 outputs the detection signal to the computer 15.
  • the computer 15 includes a data analysis unit 15a that identifies the heat source position of the measurement object MO based on the detection signal and the stimulation signal, a condition setting unit 15c that sets a measurement point on the surface of the measurement object MO, and the photodetector 13. ,
  • the computer 15 is connected to a display unit 28 for displaying an analysis result and an image such as a pattern image of the semiconductor device SD and an input unit 29 for inputting analysis conditions.
  • the condition setting unit 15c sets measurement points for the surface of the measurement object MO. Specifically, the user designates at least one measurement point using the input unit 29 while looking at the display unit 28 on which the pattern image of the semiconductor device SD is displayed.
  • An example of the pattern image is an LSM image.
  • the condition setting unit 15c sets position information (x coordinate and y coordinate) on the surface of the measurement object MO based on the position information of the designated measurement point.
  • the control unit 15b controls the optical scanner 26 based on the position information of the measurement points set by the condition setting unit 15c. Specifically, the control unit 15b controls the optical scanner 26 so that light is irradiated to the measurement points on the surface of the measurement object MO based on the position information of the measurement points.
  • the data analysis unit 15a specifies the heat source position of the measurement object MO based on the detection signal. Specifically, the data analysis unit 15a derives the phase delay amount (see FIG. 3) of the detection signal with respect to the modulation current, and thereby the heat source from the point (measurement point) where the light is reflected on the surface of the measurement object MO. The distance to the position is derived and the heat source position is specified. Since the modulation current is a signal having the same frequency and the same phase as the timing trigger signal, the data analysis unit 15a determines the phase of the detection signal with respect to the modulation current based on the timing trigger signal and the detection signal input from the processing unit 14. The amount of delay (see FIG. 3) can be derived.
  • the phase delay amount of the detection signal with respect to the modulation current also changes according to the distance from the measurement point to the heat source. Specifically, the phase delay amount of the detection signal increases in proportion to the distance from the measurement point to the heat source.
  • the data analysis unit 15a determines the distance from the measurement point on the surface of the measurement object MO to the heat source from the derived phase delay amount. More specifically, the data analysis unit 15a derives the distance from the measurement point to the heat source by multiplying the derived phase delay amount and the heat propagation speed determined according to the measurement object MO.
  • V (m / s) heat propagation speed
  • f (kHz) frequency of modulation current
  • K (W / m / k) thermal conductivity of measurement object MO
  • q (J / g / k) Specific heat of measurement object MO
  • the data analysis unit 15a stores in advance a table that defines the correspondence between the phase delay amount and the distance from the measurement point to the heat source, and based on the derived phase delay amount and the table, the measurement point The distance to the heat source may be derived.
  • the data analysis unit 15a analyzes the heat source position based on the derived distance from the measurement point to the heat source. Specifically, the data analysis unit 15a derives the phase delay amount of the detection signal at each of the three measurement points on the surface of the measurement object MO, and derives the distance from the measurement point to the heat source. Then, the three-dimensional heat source position is uniquely specified based on the distance to the heat source at each of the three measurement points.
  • the specification of the heat source position by the data analysis unit 15a will be described with reference to FIG.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing only the portion of the measurement object MO in the semiconductor device SD.
  • the Z-axis direction in FIG. 4 is the optical axis direction of the irradiation light and the stacking direction of the measurement object MO (semiconductor device SD).
  • the X-axis direction in FIG. 4 is a direction perpendicular to the Z-axis direction
  • the Y-axis direction is a direction perpendicular to the Z-axis direction and the X-axis direction. Therefore, a plane perpendicular to the Z-axis direction is formed by the X-axis and the Y-axis.
  • the data analysis unit 15a includes parameters (v (m / s): heat propagation speed, f (kHz): frequency of modulation current, K (W / m / k): measurement object. MO thermal conductivity, q (J / g / k): specific heat of the measurement object MO, ⁇ (kg / m -3 ): density of the measurement object MO) are set in advance, and the heat propagation speed is calculated ⁇ It is remembered. First, the data analysis unit 15a stores the coordinates (x1, y1) of the measurement point P1 set by the condition setting unit 15c.
  • the data analysis unit 15a derives the phase delay amount of the detection signal based on the detection signal converted from the reflected light at the measurement point P1 and the modulation current (timing trigger signal). Further, the data analysis unit 15a derives the distance l1 from the measurement point P1 to the heat source S based on the phase delay amount and the stored heat propagation speed.
  • the data analysis unit 15a stores the coordinates (x2, y2) and (x3, y3) for the different measurement points P2 and P3, respectively, and at each measurement point P2 and P3.
  • the phase delay amount is calculated based on the detection signal converted from the reflected light and the modulation current
  • the distance l2 from the measurement point P2 to the heat source S and the heat source S from the measurement point P3 are calculated based on the phase delay amount and the heat propagation speed.
  • the data analysis unit 15a includes the coordinates (x1, y1) and (x2, y2) (x3, y3) of the measurement points P1, P2, and P3, and the measurement points P1, P2, and P3 to the heat source S.
  • the data analysis unit 15a identifies the heat source position. According to this method, even when there is no position information of the heat source position, the data analysis unit 15a can specify the heat source position by setting at least three measurement points.
  • measurement may be performed while narrowing down a region where the heat source position exists.
  • four or more measurement points are randomly set on the surface of the measurement object MO, and the distance between each measurement point and the heat source position is derived and compared to estimate the region where the heat source position exists. Is possible. Then, the measurement points are set again in the estimation region, the region where the heat source region exists is narrowed, and finally, at least three measurement points are set, so that the data analysis unit 15a specifies the heat source position. be able to.
  • the data analysis unit 15a may analyze the heat source position by two-dimensional mapping the phase delay amount at each measurement point. More specifically, the data analysis unit 15a may map the phase delay amount to the coordinates of each measurement point with the above-described X axis and Y axis as the two axes. In this case, for example, even when there are two or more heat sources, it is easy to visually grasp the heat source position from the two-dimensional map.
  • a method of specifying a heat source position by applying a modulation current to a measurement object and measuring heat generated from the heat source inside the measurement object with an infrared camera is known.
  • a two-dimensional position that does not take into account the depth direction of the heat source can be identified simply from the detection signal (captured image) from the infrared camera.
  • the position of the heat source in the depth direction needs to be specified from the delay amount (phase delay amount) of the detection signal with respect to the modulation current.
  • Infrared cameras measure the energy of blackbody radiation that changes the color of light emitted according to temperature.
  • the infrared camera can acquire an image having a sensitivity (S / N ratio) that can derive the delay amount of the detection signal depends on the amount of heat (heat radiation amount) radiated from the measurement object.
  • S / N ratio sensitivity
  • an integration (shutter) time of about 1 ms to 10 ms is required.
  • the time resolution when the delay amount of the detection signal is derived by the conventional method.
  • the thickness of the measurement object when the thickness of the measurement object is thin (for example, 20 ⁇ m or less when the circuit structure is formed on a single-layer LSI), the heat propagation distance becomes short due to the shallow heat source position, and the measurement object The thermal response of becomes faster.
  • the thermal response of the measurement object cannot be measured sufficiently, and the analysis accuracy of the heat source position may be reduced.
  • the analysis error of the heat source position may be about 5 ⁇ m due to the limitation of the time resolution described above.
  • a modulation current is applied to the measurement object MO irradiated with light.
  • the short-circuited portion When a short-circuited portion exists inside the measurement object MO, the short-circuited portion generates heat as a heat source by applying a modulation current.
  • the reflected light reflected at the measurement point according to the irradiation light is detected, and a detection signal is output.
  • the reflectance of the reflected light changes with time according to the heat from the heat source.
  • the thermal response from the heat source detected at the measurement point becomes faster in inverse proportion to the distance from the heat source to the measurement point
  • the distance from the measurement point to the heat source can be estimated.
  • a method that requires an integration (shutter) time of about 1 ms to 10 ms like an infrared camera. The time resolution can be improved as compared with.
  • the thermal response can be appropriately measured, and the analysis accuracy of the heat source position can be improved. Specifically, if the probe light intensity can be secured above a certain level, the time resolution becomes sub-nanosecond accuracy, and the analysis error of the heat source position can be 100 nm or less.
  • the change in the reflectance of the reflected light is maximized on the surface of the measurement object MO, which is a surface where substances having different refractive indexes are in contact with each other, so that the reflected light reflected on the surface of the measurement object MO is detected.
  • the heat source position can be analyzed with high accuracy.
  • the infrared camera detects black body radiation, so the infrared camera must also detect infrared rays generated from other than the heat source at the same time. Due to the influence of such noise, the analysis accuracy of the heat source position may be lowered.
  • the analysis apparatus 1 since the analysis apparatus 1 detects heat generation from the reflected light on the surface of the measurement object MO, the influence of noise can be reduced, and measurement can be performed with only the influence of the heat source. Thereby, the analysis accuracy of the heat source position can be improved.
  • the data analysis unit 15a derives the distance from the measurement point of the measurement object MO to the heat source position by deriving the phase delay amount of the detection signal with respect to the timing trigger signal (that is, the modulation current), and the heat source
  • the position is analyzed.
  • the amount of phase delay of the detection signal with respect to the modulation current changes according to the time change of the reflectance of the reflected light.
  • the heat source position can be analyzed by deriving the phase delay amount of the detection signal. Derivation of the phase delay amount can be easily performed, and the phase delay amount and the temporal change in reflectance are in a close correspondence, so that the phase delay amount of the detection signal can be derived easily and accurately.
  • the heat source position can be analyzed.
  • the data analysis unit 15a may analyze the heat source position by two-dimensionally mapping the phase delay amount at the measurement point.
  • the phase delay amount at each measurement point can be visually confirmed, and the heat source position can be analyzed more easily and with high accuracy. Further, for example, even when there are two or more heat sources, the position of the heat source can be easily and accurately analyzed.
  • the data analysis unit 15a may derive the phase delay amount of the detection signal at at least three measurement points on the surface of the measurement object MO.
  • the heat source position needs to specify a three-dimensional position, the heat source position can be specified while reducing the number of measurements as much as possible by deriving at least three phase delay amounts.
  • the data analysis unit 15a may derive the phase delay amount of the detection signal at four or more measurement points on the surface of the measurement object MO. Since the detection of the heat source position can be narrowed down, the heat source position can be analyzed with higher accuracy.
  • the distance from the measurement point on the surface of the measurement object MO to the heat source is determined by the data analysis unit 15a based on the derived phase delay amount and the heat propagation speed determined according to the measurement object MO. And the heat source position may be analyzed. Since the distance from the measurement point to the heat source is derived easily and with high accuracy from the phase delay amount and the heat propagation speed, the heat source position can be easily and highly accurately analyzed.
  • the data analysis unit 15a stores in advance a table that defines a correspondence relationship between the phase delay amount of the detection signal and the distance from the measurement point on the surface of the measurement object MO to the heat source, Based on the derived phase delay amount and the table, the distance from the measurement point on the surface of the measurement object MO to the heat source may be derived to analyze the heat source position.
  • the distance from the measurement point on the surface of the measurement object MO to the heat source may be derived to analyze the heat source position.
  • the analysis apparatus 1A has the same configuration as the analysis apparatus 1 with regard to the configuration for performing optical probing.
  • the analysis apparatus 1A includes an infrared camera 30 (infrared camera unit) that detects infrared rays from the measurement object MO including infrared rays from the heat source of the measurement object MO, and the light from the lens 21 in the infrared wavelength region (2.5 ⁇ m).
  • a dichroic mirror 31 that separates the light into a wavelength shorter than the near infrared wavelength (2.5 ⁇ m or less).
  • the ⁇ / 4 plate 20 is disposed on the optical path between the dichroic mirror 31 and the optical scanner 26.
  • the light transmitted through the dichroic mirror 31 is imaged by the lens (22) and captured by the infrared camera 30.
  • the light reflected by the dichroic mirror 31 is detected by the photodetector 13 through the ⁇ / 4 plate 20, the optical scanner 26, the PBS 19, and the like.
  • the dichroic mirror 31 also serves to shield infrared rays so that light in the infrared wavelength region is not output to the optical path to the photodetector 13.
  • the position of the heat source is specified while switching between an infrared imaging mode in which infrared rays from the heat source are detected by the infrared camera 30 and an optical probing mode in which reflected light is detected by the photodetector 13 or at the same time. (Details will be described later).
  • the infrared camera 30 measures the energy of black body radiation in which the color of light emitted changes according to temperature.
  • the infrared camera 30 has a plane direction (X-axis, Y-axis in FIGS. 5 and 6) perpendicular to the optical axis direction (Z-axis direction in FIGS. 5 and 6) of the irradiation light in the heat source position. Specify the position in the axial direction.
  • the infrared camera 30 outputs the detection signal (infrared image) to the computer 15 when detecting (imaging) the heat generated from the heat source inside the measurement object MO as infrared rays.
  • the computer 15 determines the X coordinate and Y coordinate of the point with the highest amount of heat on the surface of the measurement object MO (that is, the point directly above the heat source) as the X coordinate and Y coordinate of the heat source. Specify as coordinates. After specifying the X coordinate and Y coordinate of the heat source in this way, the condition setting unit 15c sets measurement points on the surface of the measurement object MO. At this time, the specified X and Y coordinates of the heat source may be set as measurement points, or a plurality of measurement points may be set around and around the X and Y coordinates of the heat source.
  • the measurement point set by the condition setting unit 15 c is irradiated with light, and the reflected light is measured by the photodetector 13.
  • the phase delay amount of the detection signal input from the photodetector 13 to the processing unit 14 and further input from the processing unit 14 to the data analysis unit 15a at the set measurement point is derived.
  • the specification of the heat source position by the data analysis unit 15a will be described with reference to FIG.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing only the portion of the measurement object MO in the semiconductor device SD.
  • the computer 15 acquires the X coordinate and the Y coordinate (s1, s2) of the heat source S1 by reading the detection signal (infrared image) input from the infrared camera 30 in a state where the analysis apparatus 1A is in the infrared imaging mode.
  • the X coordinate and Y coordinate (s1, s2) of the heat source S1 are set as measurement points.
  • each parameter (v (m / s): heat propagation speed, f (kHz): frequency of modulation current, K (W / m / k): measurement target in the data analysis unit 15a described above.
  • the thermal conductivity of the object MO, q (J / g / k): specific heat of the object MO to be measured, and ⁇ (kg / m -3 ): density of the object MO to be measured are calculated and stored.
  • the data analysis unit 15a derives the phase delay amount of the detection signal based on the detection signal converted from the reflected light at the measurement point P1 and the modulation current (timing trigger signal). Further, the data analysis unit 15a derives the distance l1 from the measurement point P1 to the heat source S1 based on the phase delay amount and the stored heat propagation speed.
  • the data analysis unit 15a is based on the distance l1 from the measurement point P1 to the heat source S1 in the Z-axis direction of the heat source S1.
  • the position in the (optical axis direction, depth direction) can be derived.
  • the coordinates (s1, s2, s3) that are the positions of the heat source S1 are specified.
  • the data analysis unit 15a identifies the heat source position.
  • the condition setting unit 15c may set not only one point on the surface of the measurement object MO but a plurality of measurement points based on the infrared image. At this time, it is preferable to set measurement points around or around the heat source S1.
  • the analysis apparatus 1A includes an infrared camera 30 that acquires an infrared image of the measurement object MO. Since a rough heat source position can be specified by the infrared camera 30, the analysis of the heat source position by the data analysis unit 15a can be simplified.
  • condition setting unit 15c sets at least one measurement point with reference to the heat source position in the infrared image based on the infrared image acquired by the infrared camera 30.
  • the heat source position in the infrared image may be set as the measurement point, or the measurement point may be set around the heat source position.
  • an infrared image may be displayed on the display unit 28, and the user may set a measurement point using the input unit 29. Thereby, the heat source position specification by optical probing can be performed more simply.
  • the data analysis unit 15a determines three or more surfaces of the measurement object MO surrounding the position in the plane direction specified by the infrared camera 30 as measurement points, and the phase of the detection signal at the measurement points of three or more surfaces.
  • a delay amount may be derived.
  • the position of the heat source in the plane direction is narrowed down by the infrared camera 30 and the phase delay amount of the point surrounding the position is derived, for example, measurement of three or more random points without using the infrared camera 30
  • the analysis accuracy of the heat source position can be improved. That is, the heat source position can be analyzed with higher accuracy.
  • the infrared camera 30 for example, even when there are a plurality of heat sources, the number of heat sources and the two-dimensional position (plane direction position) can be easily grasped in advance by the infrared camera 30. Become. Further, the three-dimensional position of the heat source may be first identified by the infrared camera 30. In this case, although the accuracy is inferior to the analysis of the heat source position by optical probing, it is possible to grasp the entire image of the plurality of heat sources.
  • the measurement object MO may be moved using the stage 25 so that light is irradiated to the measurement point set by the condition setting unit 15c.
  • the condition setting unit 15c may set a plurality of measurement points on the measurement object MO at random, and a plurality of measurement points may be measured while scanning the whole or part of the measurement object MO. Measurement points may be set.
  • a trigger signal having the same modulation current and frequency output from the tester 11 to the semiconductor device SD and having the same phase may be output from the tester 11 to the processing unit 14 and synchronized with the processing unit 14.
  • the semiconductor device SD does not necessarily need to be driven by the modulation current (stimulation signal) applied by the tester 11, and may apply a modulation current (stimulation signal) separately from the drive signal.
  • the semiconductor devices SD1 and SD2 that are integrated circuits have been described as an example of the semiconductor device SD, but the semiconductor device is not limited to this.
  • the semiconductor device may be the power device SD101 shown in FIG. As shown in FIG. 7, in the power device SD101, the Si substrate X102 and the process layer X103 are stacked so as to be sandwiched between the metal electrodes X101 and X104. A protective film X105 is stacked on the metal electrode X104.
  • the protective film X105 does not cover the entire surface of the metal electrode X104, and the metal electrode X104 that is not covered by the protective film X105 is in contact with air.
  • the metal electrodes X101 and X104, and the Si substrate X102 and the process layer X103 sandwiched between the metal electrodes X101 and X104 are measurement objects.
  • the surfaces of the measurement objects are the surfaces X111 and X141 of the metal electrodes X101 and X104 that are in contact with air, and the surface X142 of the metal electrode X104 that is in contact with the protective film X105.
  • the surface of the measurement object includes the surface X151 of the protective film X105 in contact with air.

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Abstract

　時間分解能を向上させることにより、計測対象物の内部における熱源位置を高精度に特定する。　本発明に係る解析装置は、計測対象物の内部の熱源位置を特定する解析装置であって、計測対象物の一面に対して計測点を設定するせて条件設定部と、計測対象物に刺激信号を印加するテスタと、計測対象物の計測点に光を照射する光源と、光の照射に応じて計測対象物の表面の所定の計測点で反射された光を検出し、検出信号を出力する光検出器と、検出信号及び刺激信号に基づいて、計測点から熱源位置までの距離を導出し、熱源位置を特定するデータ解析部と、を備える。

Description

解析装置及び解析方法
　本発明は、計測対象物の内部に発生した熱源の位置を特定する装置及び方法に関する。
　従来より、計測対象物の故障個所を解析する装置として、計測対象物の熱分布や熱源の位置を解析する装置が知られている（例えば特許文献１又は２参照）。特許文献１の装置は、加熱用レーザーによって計測対象物表面の配線を加熱し、配線における反射光の強度から配線の熱分布情報を取得し、該熱分布情報から断線状態にある配線を特定している。また、特許文献２の装置は、変調電流の印加により故障個所（短絡箇所）に熱源が発生することを利用して、計測対象物に変調電流を印加するとともに、該計測対象物内部の熱源から発生する発熱を赤外線カメラにより計測し、熱源（故障個所）の位置を解析している。
特開２００６－３１９１９３号公報 特開２０１３－５２６７２３号公報
　ここで、計測対象物の内部の故障個所を解析する場合には、故障個所を３次元の位置それぞれで高精度に特定する必要がある。すなわち、計測対象物の表面における２次元の位置だけでなく、計測対象物の表面から内部に向かう深さ方向の位置についても高精度に特定する必要がある。この点、上記特許文献１の装置は、計測対象物表面の配線の断線状態を特定するものであって、深さ方向の故障個所を解析するものではないため、計測対象物の内部の故障個所の解析に用いることは困難である。また、上記特許文献２の装置は、赤外線カメラにより発熱を計測することにより熱源（故障個所）の３次元の位置を特定しているところ、赤外線カメラの時間分解能に限界があるため、熱源の深さ方向の位置を高精度に解析できない場合がある。例えば、厚みが薄い計測対象物においては熱源位置が浅くなることにより計測対象物の熱応答が早くなる。この場合、赤外線カメラの時間分解能が十分ではなく、熱源の深さ方向の位置を高精度に解析できないおそれがある。
　そこで本発明は、時間分解能を向上させることにより、計測対象物の内部における熱源位置を高精度に特定することができる解析装置及び解析方法を提供することを目的とする。
　本発明の解析装置は、計測対象物の内部の熱源位置を特定する解析装置であって、計測対象物の一面に対して計測点を設定する設定部と、計測対象物に刺激信号を印加する印加部と、計測点に光を照射する光照射部と、光の照射に応じて計測点で反射された光を検出し、検出信号を出力する光検出部と、検出信号及び刺激信号に基づいて、計測点から熱源位置までの距離を導出し、熱源位置を特定する解析部と、を備える。
　本発明の解析方法は、計測対象物の内部の熱源位置を特定する解析方法であって、計測対象物の一面に対して計測点を設定する工程と、計測対象物に刺激信号を印加する工程と、計測点に光を照射する工程と、光の照射に応じて計測点で反射された光を検出信号に変換する工程と、検出信号及び刺激信号に基づいて、計測点から熱源位置までの距離を導出し、熱源位置を特定する工程と、を含む。
　この解析装置及び解析方法では、光が照射される計測対象物に刺激信号が印加される。計測対象物の内部に短絡個所が存在する場合には、刺激信号の印加により当該短絡箇所が発熱し熱源となる。熱源が発生している状態において、照射された光に応じて計測対象物の一面に対して設定された計測点で反射された光が検出され、検出信号が出力される。熱源が発生している状態においては、当該熱源からの熱に応じて光の反射率が変化する。熱源からの熱応答は、熱源から計測点までの距離に反比例して早くなるため、熱源からの熱に応じて反射率が変化した光の検出信号を解析することによって、計測点から熱源位置までの距離を推定することができる。このように、反射された光に応じた検出信号を解析する手法によって熱源位置を特定することにより、例えば赤外線カメラのように１ｍｓ～１０ｍｓ程度の積算（シャッタ）時間が必要になる方法と比較して時間分解能を向上させることができる。また、計測対象物の一面を例えば屈折率の異なる物質同士が接する面とした場合には、反射率の変化は、当該一面において最大となるので、当該一面において反射された光を検出することによって、熱源の熱に応じた反射率の変化を適切に反映させた光を検出することが可能となる。以上より、本発明によれば、計測対象物の内部における熱源位置を高精度に特定することができる。
　また、本発明の解析装置及び解析方法では、解析部が、刺激信号に対する検出信号の位相遅延量を導出することにより計測点から熱源位置までの距離を導出し、熱源位置を特定してもよい。刺激信号に対する検出信号の位相遅延量は、反射された光の反射率の時間変化に応じて変化する。このため、検出信号の位相遅延量を導出することによって熱源位置までの距離を導出し熱源位置を特定することができる。位相遅延量の導出は簡易に行うことができ、また、位相遅延量と反射率の時間変化とは密接な対応関係にあるため、検出信号の位相遅延量を導出することにより簡易且つ高精度に熱源位置を特定することができる。
　また、本発明の解析装置及び解析方法では、解析部が、位相遅延量を二次元マッピングすることにより熱源位置を特定してもよい。位相遅延量を二次元マッピングすることによって、より簡易且つ高精度に熱源位置を解析することができる。また、例えば熱源が２点以上であるような場合であっても熱源位置を簡易且つ高精度に解析することができる。
　また、本発明の解析装置及び解析方法では、設定部が、計測対象物に対して少なくとも３点の計測点を設定し、解析部が、設定された少なくとも３点の計測点の各点から熱源位置までの距離をそれぞれ導出し、熱源位置を特定してもよい。熱源位置は３次元の位置を特定する必要があるところ、少なくとも３点の位相遅延量が導出されることによって、熱源位置を特定することができる。
　また、本発明の解析装置及び解析方法では、設定部が、計測対象物に対して少なくとも４点の計測点を設定し、解析部が、設定された少なくとも４点の計測点の各点から熱源位置までの距離をそれぞれ導出してもよい。この場合、導出された距離に基づいて、計測対象物の一面における熱源位置候補領域を推測することができる。
　また、本発明の解析装置は、計測対象物の赤外線画像を取得する赤外線カメラ部を更に備えてもよい。赤外線カメラ部によって取得された赤外線画像によって、大まかな熱源位置を特定することができるため、解析部による熱源位置の特定を簡易化することができる。
　また、本発明の解析装置及び解析方法では、赤外線カメラ部によって取得された赤外線画像に基づいて、設定部が計測点を設定してもよい。赤外線画像によって、計測対象物の一面における大まかな熱源位置を特定できるため、より適切な位置に計測点を設定することができる。
　また、本発明の解析装置では、解析部が、導出した位相遅延量と、計測対象物に応じて決まる熱伝搬速度とに基づいて、計測点から熱源位置までの距離を導出し、熱源位置を解析してもよい。位相遅延量と熱伝搬速度とから、熱源位置までの距離が簡易且つ高精度に導出されるので、熱源位置を簡易且つ高精度に特定することができる。
　また、本発明の解析装置では、解析部が、検出信号の位相遅延量と、計測点から熱源位置までの距離との対応関係を規定したテーブルを予め記憶しており、導出した位相遅延量とテーブルとに基づいて、計測点から熱源位置までの距離を導出し、熱源位置を解析してもよい。予め記憶された、位相遅延量及び熱源までの距離の対応関係を規定したテーブルを用いて、熱源位置までの距離を導出することにより、簡易且つ高精度に熱源位置を特定することができる。
　また、本発明の解析装置では、光照射部が光を出力する光厳と、計測点に光を照射する光スキャナとを有してもよい。これにより、設定された計測点に適切に光を照射することができる。
　本発明によれば、時間分解能を向上させることにより、計測対象物の内部における熱源位置を高精度に特定することができる。
本発明の第１実施形態に係る解析装置の構成図である。 半導体デバイスを説明する図である。 検出信号の位相遅延量について説明する図である。 ３点計測による熱源位置の解析イメージを示す図である。 本発明の第２実施形態に係る解析装置の構成図である。 １点計測による熱源位置の解析イメージを示す図である。 変形例に係る半導体デバイスを説明する図である。
　以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１実施形態］
　図１に示すように、第１実施形態に係る解析装置１は、被検査デバイス（ＤＵＴ：Device　Under　Test）である半導体デバイスＳＤなどの計測対象物（詳細は後述）における熱源位置を特定する解析装置である。熱源とは計測対象物内部の発熱箇所である。計測対象物に信号が印加された際に計測対象物内部に短絡（ショート）箇所などがあると、当該ショート箇所が発熱し熱源となる。すなわち、解析装置１は、熱源位置を特定することにより計測対象物内部のショート箇所などの異常を解析する故障解析装置である。
　被検査デバイスとしては、例えば、トランジスタ等のＰＮジャンクションを有する集積回路（例えば、小規模集積回路（ＳＳＩ：Small　Scale　Integration）、中規模集積回路（ＭＳＩ：Medium　Scale　Integration）、大規模集積回路（ＬＳＩ：Large　Scale　Integration）、超大規模集積回路（ＶＬＳＩ：Very　Large　Scale　Integration）、超々大規模集積回路（ＵＬＳＩ：Ultra　Large　Scale　Integration）、ギガ・スケール集積回路（ＧＳＩ：Giga　Scale　Integration））、大電流用／高圧用ＭＯＳトランジスタ及びバイポーラトランジスタ等、メモリ・ストレージデバイスを用いることができる。以下では、被検査デバイスが集積回路であるとして説明する。
　図２を参照して、半導体デバイスＳＤについて説明する。図２（ａ）は半導体デバイスＳＤの一例として半導体デバイスＳＤ１を、図２（ｂ）は半導体デバイスＳＤの一例として半導体デバイスＳＤ２を、それぞれ示している。図２（ａ）に示すように、半導体デバイスＳＤ１では、Ｓｉ基板Ｘ１に絶縁膜Ｘ２が積層されており、更に絶縁膜（ＳｉＯ２層）Ｘ２にプロセス層Ｘ３が、プロセス層Ｘ３に配線層Ｘ４が、配線層Ｘ４に保護膜Ｘ５が、それぞれ積層されている。ここで、ショートを原因とした発熱箇所となりうる箇所は、プロセス層Ｘ３及び配線層Ｘ４からなるデバイス層である。当該デバイス層を計測対象物とすると、計測対象物の一面とは、例えば、配線層Ｘ４における保護膜Ｘ５と接している表面Ｘ４１、及び、プロセス層Ｘ３における絶縁膜Ｘ２と接している表面Ｘ３１である。また、デバイス層に加えて保護膜Ｘ５及び絶縁膜Ｘ２をも計測対象物とすると、計測対象物の一面とは、例えば、空気と接する保護膜Ｘ５の表面Ｘ５１、及び、Ｓｉ基板Ｘ１と接する絶縁膜Ｘ２の表面Ｘ２１である。更に、Ｓｉ基板Ｘ１をも計測対象物とすると、計測対象物の一面とは、例えば、空気と接する保護膜Ｘ５の表面Ｘ５１、及び、空気と接するＳｉ基板Ｘ１の表面Ｘ１１である。
　図２（ｂ）に示す半導体デバイスＳＤ２は、概ね図２（ａ）に示す半導体デバイスＳＤ１と同様の構成であるが、絶縁膜Ｘ２が無く、Ｓｉ基板Ｘ１にプロセス層Ｘ３が積層されている点で半導体デバイスＳＤ１と異なっている。半導体デバイスＳＤ２では、プロセス層Ｘ３及び配線層Ｘ４からなるデバイス層を計測対象物とすると、計測対象物の一面とは、例えば、配線層Ｘ４における保護膜Ｘ５と接している表面Ｘ４１、及び、プロセス層Ｘ３におけるＳｉ基板Ｘ１と接している表面Ｘ３１である。また、デバイス層に加えて保護膜Ｘ５をも計測対象物とすると、計測対象物の一面とは、例えば、空気と接する保護膜Ｘ５の表面Ｘ５１、及び、プロセス層Ｘ３におけるＳｉ基板Ｘ１と接している表面Ｘ３１である。更に、Ｓｉ基板Ｘ１をも計測対象物とすると、計測対象物の一面とは、例えば、空気と接する保護膜Ｘ５の表面Ｘ５１、及び、空気と接するＳｉ基板Ｘ１の表面Ｘ１１である。以下では、半導体デバイスＳＤは半導体デバイスＳＤ１であるとし、プロセス層Ｘ３、配線層Ｘ４、保護膜Ｘ５及び絶縁膜Ｘ２を本実施形態における計測対象物ＭＯとして説明する。また、上述した計測対象物ＭＯの一面を、計測対象物の表面として説明する場合がある。
　図１に戻り、解析装置１は、テスタ１１（印加部）と、光源１２（光照射部）と、光検出器１３（光検出部）と、処理部１４と、コンピュータ１５と、表示部２８と、入力部２９と、を備えて構成されている。コンピュータ１５は、データ解析部１５ａ（解析部）と、制御部１５ｂと、条件設定部１５ｃ（設定部）と、を有している。なお、半導体デバイスＳＤは、ステージ２５に載置されている。
　テスタ１１は、変調電流（刺激信号）を出力し、該変調電流を半導体デバイスＳＤの計測対象物ＭＯに印加する。半導体デバイスＳＤは、テスタ１１により印加された変調電流によって駆動する。また、計測対象物ＭＯの内部にショート箇所が含まれている場合には、変調電流が印加されることにより当該ショート箇所が発熱し熱源となる。すなわち、テスタ１１は、計測対象物ＭＯに変調電流を印加することにより、半導体デバイスＳＤの内部に熱源を発生させる。テスタ１１は、処理部１４から入力されるタイミングトリガ信号に基づいて、該タイミングトリガ信号と周波数が同じ且つ位相が同期した変調電流を生成・出力する。
　光源１２は、計測対象物ＭＯに光（照射光）を照射する。光源１２はＳＬＤ（Super Luminescent Diode）で構成されている。なお、光源１２は、ＬＤ（Laser Diode）等のレーザー光源やＬＥＤ（Light Emitting Diode）、又はランプ光源を用いた光源等であってもよい。また、照射光はＣＷ光であってもよいし、パルス光であってもよい。照射光の波長は例えば１．３μｍ程度であり、主にシリコンで構成された計測対象物ＭＯでの屈折率は３．５程度である。
　光源１２から出力された照射光は、ピンホール１６及びレンズ１７を経て偏光子１８に入力される。偏光子１８は特定方向に偏光した照射光のみを透過し、偏光子１８を透過した照射光は偏向ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳ：Polarization Beam Splitterと記載）１９に入力される。ＰＢＳ１９は、特定方向に偏光した光を透過し、特定方向に偏光した光を反射する。ＰＢＳ１９は偏光子１８を透過した照射光を光スキャナ２６（光照射部）方向に反射する。光スキャナ２６は、例えば、ガルバノミラースキャナやポリゴンミラースキャナ、ＭＥＭＳミラースキャナなどであり、ＰＢＳ１９からの光を計測対象物ＭＯの所望の位置に照射するように制御される。なお、偏光子１８は不要ならば削除してもよい。
　光スキャナ２６から出力された照射光は、ショートパスフィルタ２７を透過し、λ／４板２０及びレンズ２１を経て半導体デバイスＳＤの計測対象物ＭＯに照射される。より詳細には、照射光は後述する計測対象物ＭＯの表面に対して設定された計測点に照射される。
　照射光に応じて計測点で反射された光（反射光）は、再びレンズ２１、ショートパスフィルタ２７、λ／４板２０、及び光スキャナ２６を経て、ＰＢＳ１９に入力される。この時、ショートパスフィルタ２７により、計測対象物ＭＯで発生した赤外線を遮光することができる。また、ＰＢＳ１９に入力される光は、λ／４板２０を二回透過することにより、偏光方向が傾くため、ＰＢＳ１９は反射光を透過する。反射光は、レンズ２２及びピンホール２３を経て光検出器１３に入力される。このように、本実施形態の光学系はコンフォーカル光学系が用いられ、限られた焦点範囲からの反射光が検出できるように構成されている。なお、本実施形態ではピンホール１６，２３を用いているが、光ファイバを用いてコア及びクラッドの屈折率差を利用することによってコンフォーカル光学系を実現してもよい。
　光検出器１３は、照射光に応じて計測対象物ＭＯの表面において反射された反射光を検出する。また、光検出器１３は、検出した反射光をアナログ信号である検出信号に変換し出力する。光検出器１３は、ＡＰＤ（Avalanche PhotoDiode）やＰＤ（PhotoDiode）、ＰＭＴ（PhotoMultiplier Tube）等である。ここで、熱源が発生している状態においては、熱源からの熱に応じて計測対象物ＭＯの材料屈折率が変化し、反射光の反射率が変わる。このような反射光の反射率の時間変化は、光検出器１３から出力される検出信号の時間変化として表れる。すなわち、光検出器１３から出力される検出信号の時間変化は、計測点が熱源から受ける熱応答の早さに応じて変化する。なお、計測点が熱源から受ける熱応答の早さは、当然に、計測点が熱源から近いほど早くなる。光検出器１３が出力した検出信号は、処理部１４に入力される。
　処理部１４は、タイミングトリガ信号をテスタ１１及びコンピュータ１５に出力する。当該タイミングトリガ信号に基づいて、該タイミングトリガ信号と周波数が同じ且つ位相が同期した変調電流がテスタ１１にて生成される。また、処理部１４は、検出信号が入力されると、コンピュータ１５に当該検出信号を出力する。
　コンピュータ１５は、検出信号及び刺激信号に基づいて計測対象物ＭＯの熱源位置を特定するデータ解析部１５ａ、計測対象物ＭＯの表面に対して計測点を設定する条件設定部１５ｃ、光検出器１３、処理部１４、光スキャナ２６、テスタ１１、及びステージ２５を制御する制御部１５ｂを有している。また、コンピュータ１５には、解析結果や半導体デバイスＳＤのパターン画像などの画像を表示する表示部２８や解析条件を入力する入力部２９が接続されている。
　条件設定部１５ｃは、計測対象物ＭＯの表面に対して計測点を設定する。具体的には、ユーザーが半導体デバイスＳＤのパターン画像が表示された表示部２８を見ながら、入力部２９を用いて、少なくとも１つの計測点を指示する。パターン画像としては、例えば、ＬＳＭ画像などである。条件設定部１５ｃは、指示された計測点の位置情報を基に計測対象物ＭＯの表面における位置情報（ｘ座標及びｙ座標）を設定する。
　制御部１５ｂは、条件設定部１５ｃで設定された計測点の位置情報に基づいて、光スキャナ２６を制御する。詳細すると、制御部１５ｂは、計測点の位置情報に基づいて計測対象物ＭＯの表面における計測点に光が照射されるように光スキャナ２６を制御する。
　データ解析部１５ａは、検出信号に基づいて計測対象物ＭＯの熱源位置を特定する。具体的には、データ解析部１５ａは、変調電流に対する検出信号の位相遅延量（図３参照）を導出することにより、計測対象物ＭＯの表面において光が反射された点（計測点）から熱源位置までの距離を導出し、熱源位置を特定する。変調電流はタイミングトリガ信号と周波数が同じ且つ位相が同期した信号であるので、データ解析部１５ａは、処理部１４から入力されたタイミングトリガ信号及び検出信号に基づいて、変調電流に対する検出信号の位相遅延量（図３参照）を導出することができる。上述したように、検出信号の位相は計測点から熱源までの距離に応じて変化するので、変調電流に対する検出信号の位相遅延量も、計測点から熱源までの距離に応じて変化する。具体的には、検出信号の位相遅延量は、計測点から熱源までの距離に比例して大きくなる。
　データ解析部１５ａは、導出した位相遅延量より、計測対象物ＭＯの表面における計測点から熱源までの距離を求める。より詳細には、データ解析部１５ａは、導出した位相遅延量と計測対象物ＭＯに応じて決まる熱伝搬速度とを掛け合わせることにより、計測点から熱源までの距離を導出する。なお、v(m/s):熱伝搬速度、f(kHz):変調電流の周波数、K(W/m/k):計測対象物ＭＯの熱伝導率、q(J/g/k):計測対象物ＭＯの比熱、ρ(kg/m-3):計測対象物ＭＯの密度とすると、熱伝搬速度vは下記（１）式により求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　なお、データ解析部１５ａは、位相遅延量と計測点から熱源までの距離との対応関係を規定したテーブルを予め記憶しておき、導出した位相遅延量と当該テーブルとに基づいて、計測点から熱源までの距離を導出してもよい。
　データ解析部１５ａは、導出した、計測点から熱源までの距離に基づいて、熱源位置を解析する。具体的には、データ解析部１５ａは、計測対象物ＭＯの表面３点の計測点それぞれにおいて、検出信号の位相遅延量を導出し計測点から熱源までの距離を導出する。そして、３点の計測点それぞれにおける熱源までの距離に基づいて、３次元の熱源位置を一意に特定する。以下、図４を参照して、データ解析部１５ａによる熱源位置の特定について説明する。
　図４は、半導体デバイスＳＤのうち計測対象物ＭＯの部分のみ模式的に示した図である。図４中のＺ軸方向は照射光の光軸方向であるとともに計測対象物ＭＯ（半導体デバイスＳＤ）の積層方向である。また、図４中のＸ軸方向はＺ軸方向に垂直な方向であり、Ｙ軸方向はＺ軸方向及びＸ軸方向に垂直な方向である。よって、Ｘ軸及びＹ軸により、Ｚ軸方向に垂直な平面が形成されている。
　データ解析部１５ａには、上述した（１）式の各パラメータ（v(m/s):熱伝搬速度、f(kHz):変調電流の周波数、K(W/m/k):計測対象物ＭＯの熱伝導率、q(J/g/k):計測対象物ＭＯの比熱、ρ(kg/m-3):計測対象物ＭＯの密度）が予め設定されており、熱伝搬速度が算出・記憶されている。まず、データ解析部１５ａは、条件設定部１５ｃで設定された計測点Ｐ１の座標（ｘ１，ｙ１）を記憶する。そして、データ解析部１５ａは、計測点Ｐ１における反射光から変換された検出信号と、変調電流（タイミングトリガ信号）とに基づき、検出信号の位相遅延量を導出する。更に、データ解析部１５ａは、当該位相遅延量と、記憶されている熱伝搬速度とに基づき、計測点Ｐ１から熱源Ｓまでの距離ｌ１を導出する。
　上記計測点Ｐ１における導出処理と同様に、データ解析部１５ａは、異なる計測点Ｐ２，Ｐ３についても、それぞれ座標（ｘ２，ｙ２），（ｘ３，ｙ３）を記憶し、各計測点Ｐ２，Ｐ３における反射光から変換された検出信号と変調電流とに基づき位相遅延量を算出し、位相遅延量と熱伝搬速度とに基づき計測点Ｐ２から熱源Ｓまでの距離ｌ２、及び、計測点Ｐ３から熱源Ｓまでの距離ｌ３をそれぞれ導出する。最後に、データ解析部１５ａは、各計測点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の座標（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２）（ｘ３，ｙ３）と、各計測点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３から熱源Ｓまでの距離ｌ１，ｌ２，ｌ３から、熱源Ｓの３次元の位置（ｓ１，ｓ２，ｓ３）を算出する。以上の処理により、データ解析部１５ａは熱源位置を特定する。この手法によれば、熱源位置の位置情報がない場合でも、少なくとも３点の計測点を設定することで、データ解析部１５ａが熱源位置を特定することができる。
　なお、計測点が４点以上設定された場合、熱源位置が存在する領域を絞り込みながら計測してもよい。例えば、計測対象物ＭＯの表面に対して４点以上の計測点をランダムに設定し、それぞれの計測点と熱源位置の距離を導出し、比較することで熱源位置が存在する領域を推定することが可能になる。そして、推定領域に再び計測点を再設定し、熱源領域が存在する領域を絞っていき、最終的に、少なくとも３点の計測点を設定することで、データ解析部１５ａが熱源位置を特定することができる。
　また、データ解析部１５ａは、例えば３点の計測点における位相遅延量から熱源位置を特定する場合に、各計測点の位相遅延量を二次元マッピングすることにより熱源位置を解析してもよい。より詳細には、データ解析部１５ａは、上述したＸ軸、Ｙ軸を座標の２軸として、各計測点の座標に位相遅延量をマッピングしてもよい。この場合、例えば熱源が２点以上あるような場合であっても、二次元マップから視覚的に熱源位置を把握し易くなる。
　次に、本実施形態に係る解析装置１の作用効果について説明する。
　従来、計測対象物に変調電流を印加し、該計測対象物内部の熱源から発生する発熱を赤外線カメラで計測することにより、熱源位置を特定する方法が知られている。このような測定方法では、熱源の深さ方向を考慮しない二次元の位置については、単に赤外線カメラからの検出信号（撮像画像）から特定が可能である。一方、熱源の深さ方向の位置については、変調電流に対する検出信号の遅延量（位相遅延量）から特定する必要がある。赤外線カメラは、温度に応じて放射される光の色が変化する黒体放射のエネルギーを計測対象としている。検出信号の遅延量導出が可能な感度（Ｓ／Ｎ比）の画像を赤外線カメラが取得できるか否かは、計測対象物から放射される熱量（熱放射量）に依存している。一般的に、検出信号の遅延量の導出が可能な（十分な感度の）画像を取得するためには、１ｍｓ～１０ｍｓ程度の積算（シャッタ）時間が必要になる。
　そのため、従来の方法により検出信号の遅延量を導出する際の時間分解能には限度（例えば１００Ｈｚ程度）がある。ここで、計測対象物の厚みが薄い（例えば単層のＬＳＩ上に形成された回路構造とすると、２０μｍ以下である）場合、熱源位置が浅くなることにより熱伝搬距離が短くなり、計測対象物の熱応答が早くなる。この場合、上述した時間分解能では、計測対象物の熱応答を十分に測定することができず、熱源位置の解析精度が低下するおそれがある。具体的には、上述した時間分解能の制限によって、熱源位置の解析誤差が５μｍ程度となるおそれがある。
　本実施形態に係る解析装置１では、光が照射される計測対象物ＭＯに変調電流が印加される。計測対象物ＭＯの内部に短絡箇所が存在する場合には、変調電流の印加により当該短絡箇所が発熱し熱源となる。熱源が発生している状態において、照射光に応じて計測点で反射された反射光が検出され、検出信号が出力される。熱源が発生している状態においては、当該熱源からの熱に応じて反射光の反射率が時間変化する。計測点で検出する熱源からの熱応答は、熱源から計測点までの距離に反比例して早くなるため、熱源からの熱に応じて反射率が時間変化した反射光の検出信号を解析することによって、計測点から熱源までの距離を推定することが可能となる。このように、計測対象物ＭＯの反射光に応じた検出信号を解析する光プロービングによって熱源位置を特定することにより、赤外線カメラのように１ｍｓ～１０ｍｓ程度の積算（シャッタ）時間が必要になる方法と比較して時間分解能を向上させることができる。時間分解能が向上することによって、計測対象物の厚みが薄く熱応答が早い場合であっても、当該熱応答を適切に測定することができ、熱源位置の解析精度を向上させることができる。具体的には、プローブ光強度が一定以上確保できれば、時間分解能がサブナノ秒精度となり、熱源位置の解析誤差を１００ｎｍ以下とすることができる。
　また、反射光の反射率の変化は、屈折率の異なる物質同士が接する面である計測対象物ＭＯの表面において最大となるので、計測対象物ＭＯの表面において反射された反射光を検出することによって、熱源の熱に応じた反射率の変化を適切に反映させた反射光を検出することが可能となる。すなわち、熱源位置を高精度に解析することができる。
　更に、従来の赤外線カメラのみを用いる測定方法では、赤外線カメラが黒体放射を検出するので、熱源以外から発生する赤外線についても赤外線カメラが同時に検出せざるをえない。このようなノイズの影響によって、熱源位置の解析精度が低下するおそれがある。これに対して、解析装置１では、計測対象物ＭＯ表面における反射光から発熱を検出するので、ノイズの影響を低減し、熱源の影響のみに絞って測定を行うことができる。これにより、熱源位置の解析精度を向上させることができる。
　また、解析装置１では、データ解析部１５ａがタイミングトリガ信号（すなわち変調電流）に対する検出信号の位相遅延量を導出することにより計測対象物ＭＯの計測点から熱源位置までの距離を導出し、熱源位置を解析している。変調電流に対する検出信号の位相遅延量は、反射光の反射率の時間変化に応じて変化する。このため、検出信号の位相遅延量を導出することによって熱源位置を解析することができる。位相遅延量の導出は簡易に行うことができ、また、位相遅延量と反射率の時間変化とは密接な対応関係にあるため、検出信号の位相遅延量を導出することにより簡易且つ高精度に熱源位置を解析することができる。
　また、解析装置１では、データ解析部１５ａが計測点の位相遅延量を二次元マッピングすることにより熱源位置を解析していてもよい。計測点の位相遅延量を二次元マッピングすることによって、各計測点における位相遅延量を視覚的に確認することができ、より簡易且つ高精度に熱源位置を解析することができる。また、例えば熱源が２点以上であるような場合であっても熱源位置を簡易且つ高精度に解析することができる。
　また、解析装置１では、データ解析部１５ａが計測対象物ＭＯの表面の少なくとも３点の計測点において、検出信号の位相遅延量を導出してもよい。熱源位置は３次元の位置を特定する必要があるところ、少なくとも３点の位相遅延量が導出されることによって、測定回数を極力減らしながら熱源位置を特定することができる。
　また、解析装置１では、データ解析部１５ａが計測対象物ＭＯの表面４点以上の計測点において、検出信号の位相遅延量を導出してもよい。熱源位置の絞り込み検出が可能となるため、より高精度に熱源位置を解析することができる。
　また、解析装置１では、データ解析部１５ａが、導出した位相遅延量と、計測対象物ＭＯに応じて決まる熱伝搬速度とに基づいて、計測対象物ＭＯの表面における計測点から熱源までの距離を導出し、熱源位置を解析してもよい。位相遅延量と熱伝搬速度とから、計測点から熱源までの距離が簡易且つ高精度に導出されるので、熱源位置を簡易且つ高精度に解析することができる。
　また、解析装置１では、データ解析部１５ａが、検出信号の位相遅延量と、計測対象物ＭＯの表面における計測点から熱源までの距離との対応関係を規定したテーブルを予め記憶しており、導出した位相遅延量とテーブルとに基づいて、計測対象物ＭＯの表面における計測点から熱源までの距離を導出し、熱源位置を解析してもよい。予め記憶された、位相遅延量及び熱源までの距離の対応関係を規定したテーブルを用いて、計測点から熱源までの距離を導出することにより、簡易且つ高精度に熱源位置を解析することができる。
　［第２実施形態］
　次に、図５及び図６を参照して、第２実施形態に係る解析装置１Ａについて説明する。なお、本実施形態の説明では上述した第１実施形態と異なる点について主に説明する。
　図５に示すように、第２実施形態に係る解析装置１Ａは、光プロービングを行う構成について解析装置１と同様の構成を備えている。更に解析装置１Ａは、計測対象物ＭＯの熱源からの赤外線を含む計測対象物ＭＯからの赤外線を検出する赤外線カメラ３０（赤外線カメラ部）と、レンズ２１からの光を赤外線波長領域（２．５μｍ～５μｍ）の光と近赤外波長よりも短波長領域（２．５μｍ以下）の光とに分離するダイクロイックミラー３１と、を備えている。また、λ／４板２０はダイクロイックミラー３１と光スキャナ２６との間の光路上に配置されている。ダイクロイックミラー３１を透過した光はレンズ（２２）によって結像され、赤外線カメラ３０で撮像される。一方、ダイクロイックミラー３１を反射した光は、λ／４板２０、光スキャナ２６、ＰＢＳ１９などを介して光検出器１３で検出される。なお、ダイクロイックミラー３１は、光検出器１３への光路へ赤外線波長領域の光が出力されないように赤外線を遮光する役割も果たす。解析装置１Ａでは、赤外線カメラ３０により熱源からの赤外線が検出される赤外線撮像モードと、光検出器１３により反射光が検出される光プロービングモードとを切り替えながら、又は同時に、熱源位置の特定を行う（詳細は後述）。
　赤外線撮像モードにおいて、赤外線カメラ３０は、温度に応じて放射される光の色が変化する黒体放射のエネルギーを計測対象としている。本実施形態においては、赤外線カメラ３０は、熱源位置のうち照射光の光軸方向（図５及び図６中のＺ軸方向）に垂直な平面方向（図５及び図６中のＸ軸，Ｙ軸方向）の位置を特定する。赤外線カメラ３０は、計測対象物ＭＯ内部の熱源から発生する発熱を赤外線として検出（撮像）すると、当該検出信号（赤外線画像）をコンピュータ１５に出力する。
　コンピュータ１５は、当該検出信号（赤外線画像）を読み込むことにより、計測対象物ＭＯ表面の最も熱量が高い点（すなわち、熱源の直上の点）のＸ座標及びＹ座標を、熱源のＸ座標及びＹ座標として特定する。このようにして熱源のＸ座標及びＹ座標を特定した後に、条件設定部１５ｃは、計測対象物ＭＯの表面に計測点を設定する。この時、特定された熱源のＸ座標及びＹ座標を計測点と設定してもよいし、熱源のＸ座標及びＹ座標やその周りに複数の計測点を設定してもよい。
　次に、光プロービングモードにおいて、条件設定部１５ｃで設定された計測点に対し、光を照射し、光検出器１３でその反射光を計測する。この時、設定された計測点において、光検出器１３から処理部１４に入力され更に処理部１４からデータ解析部１５ａに入力された検出信号の位相遅延量を導出する。以下、図６を参照して、データ解析部１５ａによる熱源位置の特定について説明する。
　図６は、半導体デバイスＳＤのうち計測対象物ＭＯの部分のみ模式的に示した図である。コンピュータ１５は、解析装置１Ａが赤外線撮像モードとされた状態において、赤外線カメラ３０から入力された検出信号（赤外線画像）を読み込むことにより熱源Ｓ１のＸ座標及びＹ座標（ｓ１，ｓ２）を取得し、熱源Ｓ１のＸ座標及びＹ座標（ｓ１，ｓ２）を計測点に設定する。
　続いて、解析装置１Ａが光プロービングモードに切替えられ、設定された計測点Ｐ１（ｓ１，ｓ２）に光が照射され、光検出器１３から検出信号が処理部１４を経てデータ解析部１５ａに入力される。一方、データ解析部１５ａに、上述した（１）式の各パラメータ（v(m/s):熱伝搬速度、f(kHz):変調電流の周波数、K(W/m/k):計測対象物ＭＯの熱伝導率、q(J/g/k):計測対象物ＭＯの比熱、ρ(kg/m-3):計測対象物ＭＯの密度）が設定され、熱伝搬速度が算出・記憶される。そして、データ解析部１５ａは、計測点Ｐ１における反射光から変換された検出信号と、変調電流（タイミングトリガ信号）とに基づき、検出信号の位相遅延量を導出する。更に、データ解析部１５ａは、当該位相遅延量と、記憶されている熱伝搬速度とに基づき、計測点Ｐ１から熱源Ｓ１までの距離ｌ１を導出する。
　ここで、計測点Ｐ１は熱源Ｓ１のＸ座標及びＹ座標（ｓ１，ｓ２）であるため、データ解析部１５ａは、計測点Ｐ１から熱源Ｓ１までの距離ｌ１に基づいて、熱源Ｓ１のＺ軸方向（光軸方向、深さ方向）の位置を導出することができる。このようにして、熱源Ｓ１の位置である座標（ｓ１，ｓ２，ｓ３）が特定される。以上の処理により、データ解析部１５ａは熱源位置を特定する。
　なお、条件設定部１５ｃは、赤外線画像に基づいて計測対象物ＭＯの表面１点だけではなく、複数の計測点を設定してもよい。この時、熱源Ｓ１やその周りに計測点を設定することが好ましい。
　次に、本実施形態に係る解析装置１Ａの作用効果について説明する。
　解析装置１Ａは、計測対象物ＭＯの赤外線画像を取得する赤外線カメラ３０を備えている。赤外線カメラ３０によって大まかな熱源位置を特定することができるため、データ解析部１５ａによる熱源位置の解析を簡易化することができる。
　具体的には、赤外線カメラ３０によって、取得された赤外線画像に基づき、赤外線画像における熱源位置を参照して、条件設定部１５ｃは、少なくとも１点の計測点を設定する。この際、赤外線画像における熱源位置を計測点と設定してもよいし、当該熱源位置の周りに計測点を設定してもよい。また、赤外線画像を表示部２８に表示させ、ユーザーが入力部２９を用いて、計測点を設定してもよい。これにより、光プロービングによる熱源位置特定をより簡易に行うことができる。
　また、データ解析部１５ａは、赤外線カメラ３０が特定した平面方向の位置を囲む、計測対象物ＭＯの表面３点以上を計測点として決定し、表面３点以上の計測点において、検出信号の位相遅延量を導出してもよい。このように、赤外線カメラ３０により熱源の平面方向の位置が絞り込まれ、当該位置を囲む点の位相遅延量が導出されることにより、例えば、赤外線カメラ３０を用いずにランダムな３点以上の計測点において導出された位相遅延量により熱源位置が解析される場合と比較して、熱源位置の解析精度を向上させることができる。すなわち、より高精度に熱源位置を解析することができる。
　更に、赤外線カメラ３０を用いることにより、例えば熱源が複数あるような場合にも、予め赤外線カメラ３０によって熱源の数と二次元の位置（平面方向の位置）とを簡易に把握することが可能となる。また、熱源の三次元の位置についても赤外線カメラ３０で最初に特定してもよい。この場合、光プロービングによる熱源位置の解析と比較すると精度が劣るものの、複数の熱源の全体像を把握することが可能になる。
　以上、本発明の好適な実施形態について記載したが本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ステージ２５を用いて、条件設定部１５ｃで設定された計測点に光が照射されるように、計測対象物ＭＯを移動させてもよい。例えば、条件設定部１５ｃは、計測対象物ＭＯに対して、ランダムに複数の計測点を設定してもよく、計測対象物ＭＯの全体もしくは一部の領域を走査しながら計測できるように、複数の計測点を設定してもよい。例えば、テスタ１１から半導体デバイスＳＤに出力される変調電流と周波数とが同じで、位相が同期したトリガ信号をテスタ１１から処理部１４に出力し、処理部１４と同期をとってもよい。また、半導体デバイスＳＤは、必ずしもテスタ１１により印加された変調電流（刺激信号）によって駆動される必要はなく、駆動信号とは別に変調電流（刺激信号）を印加してもよい。例えば、半導体デバイスＳＤの一例として集積回路である半導体デバイスＳＤ１，ＳＤ２の例を説明したが、半導体デバイスはこれに限定されない。例えば、半導体デバイスは図７に示すパワーデバイスＳＤ１０１であってもよい。図７に示すように、パワーデバイスＳＤ１０１では、金属電極Ｘ１０１，Ｘ１０４に挟まれるようにしてＳｉ基板Ｘ１０２及びプロセス層Ｘ１０３が積層されている。また、金属電極Ｘ１０４には保護膜Ｘ１０５が積層されている。保護膜Ｘ１０５は金属電極Ｘ１０４の全面を覆うものではなく、保護膜Ｘ１０５に覆われていない金属電極Ｘ１０４は空気に接している。このような構成においては、例えば、金属電極Ｘ１０１，Ｘ１０４、及び、金属電極Ｘ１０１，Ｘ１０４に挟まれたＳｉ基板Ｘ１０２及びプロセス層Ｘ１０３が計測対象物である。この場合、計測対象物の表面とは、空気と接する金属電極Ｘ１０１，Ｘ１０４の表面Ｘ１１１，Ｘ１４１、及び、保護膜Ｘ１０５と接する金属電極Ｘ１０４の表面Ｘ１４２である。また、保護膜Ｘ１０５も計測対象物に含める場合には、計測対象物の表面には、空気と接する保護膜Ｘ１０５の表面Ｘ１５１が含まれる。
　１，１Ａ…解析装置、１１…テスタ、１２…光源、１３…光検出器、１５ａ…データ解析部、１５ｃ…条件設定部、２６…光スキャナ、３０…赤外線カメラ、ＭＯ…計測対象物

Claims (12)

  1. 　計測対象物の内部の熱源位置を特定する解析装置であって、
    　前記計測対象物の一面に対して計測点を設定する設定部と、
    　前記計測対象物に刺激信号を印加する印加部と、
    　前記計測点に光を照射する光照射部と、
    　前記光の照射に応じて前記計測点で反射された光を検出し、検出信号を出力する光検出部と、
    　前記検出信号及び前記刺激信号に基づいて、前記計測点から前記熱源位置までの距離を導出し、前記熱源位置を特定する解析部と、を備える解析装置。
  2. 　前記設定部は、前記計測対象物に対して少なくとも３点の前記計測点を設定し、
    　前記解析部は、前記少なくとも３点の前記計測点の各点から前記熱源位置までの距離をそれぞれ導出し、前記熱源位置を特定する、請求項１記載の解析装置。
  3. 　前記計測対象物の赤外線画像を取得する赤外線カメラ部を更に備える、請求項１又は２記載の解析装置。
  4. 　前記設定部は、前記赤外線カメラ部によって得られた赤外線画像に基づいて、前記計測点を設定する、請求項３記載の解析装置。
  5. 　前記解析部は、前記刺激信号に対する前記検出信号の位相遅延量を導出することにより前記計測点から前記熱源位置までの距離を導出する、請求項１～４のいずれか一項記載の解析装置。
  6. 　前記解析部は、導出した前記位相遅延量と、前記計測対象物に応じて決まる熱伝搬速度とに基づいて、前記計測点から前記熱源位置までの距離を導出し、前記熱源位置を解析する、請求項５記載の解析装置。
  7. 　前記解析部は、
    　前記検出信号の位相遅延量と、前記計測点から前記熱源位置までの距離との対応関係を規定したテーブルを予め記憶しており、
    　導出した前記位相遅延量と前記テーブルとに基づいて、前記計測点から前記熱源位置までの距離を導出し、前記熱源位置を解析する、請求項５又は６記載の解析装置。
  8. 　前記光照射部は、前記光を出力する光源と、前記計測点に前記光を照射する光スキャナと、を有する、請求項１～７のいずれか一項記載の解析装置。
  9. 　計測対象物の内部の熱源位置を特定する解析方法であって、
    　前記計測対象物の一面に対して計測点を設定する工程と、
    　前記計測対象物に刺激信号を印加する工程と、
    　前記計測点に光を照射する工程と、
    　前記光の照射に応じて前記計測点で反射された光を検出信号に変換する工程と、
    　前記検出信号及び前記刺激信号に基づいて、前記計測点から前記熱源位置までの距離を導出し、前記熱源位置を特定する工程と、を含む解析方法。
  10. 　前記計測点を設定する工程において、前記計測対象物に対して少なくとも３点の前記計測点を設定し、
    　前記熱源位置を特定する工程において、前記少なくとも３点の前記計測点の各点から前記熱源位置までの距離をそれぞれ導出し、前記熱源位置を特定する、請求項９記載の解析方法。
  11. 　赤外線カメラを用いて、前記計測対象物の赤外線画像を取得する工程を更に備え、
    　前記計測点を設定する工程において、前記赤外線画像に基づいて、前記計測点を設定する、請求項９又は１０記載の解析方法。
  12. 　前記熱源位置を特定する工程において、前記刺激信号に対する前記検出信号の位相遅延量を導出することにより前記計測点から前記熱源位置までの距離を導出する、請求項９～１１の何れか一項記載の解析方法。
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