專利名稱：非破壞檢查裝置和非破壞檢查方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及被檢查體的非破壞檢查裝置和非破壞檢查方法，特別涉及適于檢查半導(dǎo)體裝置的缺陷的非破壞檢查裝置和非破壞檢查方法。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有的半導(dǎo)體芯片等電子部件(被檢查體)的非破壞檢查方法，已知有OBIRCH(Optical Beam Induced Resistance CHange，光束誘發(fā)阻抗值變化)方法。在OBIRCH方法中，一邊用激光在半導(dǎo)體芯片上掃描，一邊將對(duì)布線加了熱時(shí)的布線電阻的變化形成圖像。根據(jù)該方法，是一種有電流流過的布線能夠可視化，而且，因?yàn)樵诓季€中有空隙等缺陷的位置和沒有缺陷的位置溫度上升的程度不同，所以能夠在圖像上識(shí)別缺陷的方法(參照非專利文獻(xiàn)1)。圖13是使用了OBIRCH方法的現(xiàn)有的非破壞檢查裝置的基本原理圖。在作為被檢查體1的半導(dǎo)體芯片上，形成了布線4。布線4的一端與電壓源5連接，另一端與變動(dòng)電流檢測(cè)部6連接，檢測(cè)出布線4的電阻的變化狀態(tài)。在OBIRCH方法中，用對(duì)激光束進(jìn)行了聚光的光點(diǎn)3在被檢查體1上掃描，將對(duì)布線4加了熱時(shí)的布線電阻的變化圖像化。根據(jù)OBIRCH方法，有電流流過的布線能夠可視化，而且，因?yàn)樵诓季€中有空隙等缺陷的位置和沒有缺陷的位置溫度上升的程度不同，所以能夠在圖像上識(shí)別缺陷。圖14是用上述的方法取得的二維圖像。在觀測(cè)區(qū)域7，布線4的像和缺陷8的像被圖像化了。
另外，作為現(xiàn)有的半導(dǎo)體芯片等電子部件(被檢查體)的非破壞檢查方法，已知有RIL(Resistive Interconnection Localization，電阻式互連定位)方法或被稱為比之更一般的稱呼SDL(Soft DefectLocalization，軟缺陷定位)的方法。如果使用該方法，關(guān)于對(duì)于溫度、電源電壓和工作頻率為邊緣的不良品，能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)的故障解析。一邊緩慢地掃描激光，對(duì)半導(dǎo)體芯片上順次加熱，一邊用LSI測(cè)試器進(jìn)行功能試驗(yàn)，進(jìn)行合格與否的判定。通過使用LSI測(cè)試器進(jìn)行的合格與否判定結(jié)果和激光照射的位置相對(duì)應(yīng)，對(duì)圖像的每個(gè)像素用白黑表示，能夠定位動(dòng)態(tài)的異常位置(參照非專利文獻(xiàn)1)。
另外，作為現(xiàn)有的半導(dǎo)體芯片等電子部件(被檢查體)的非破壞檢查方法，已知有OBIC(Optical Beam Induced Current，光感生電流)方法。OBIC方法是利用因光而被激勵(lì)的電子空穴對(duì)因電場(chǎng)而被分離，可作為電流來觀測(cè)的現(xiàn)象的方法。作為分離電子空穴對(duì)的內(nèi)部電場(chǎng)的源，有p-n接合和雜質(zhì)濃度梯度等。有時(shí)也利用基于從外部施加的電壓的電場(chǎng)。根據(jù)該方法，因?yàn)閮?nèi)部電場(chǎng)和外部電場(chǎng)的施加方法因短路或斷線等而變化，所以能夠檢測(cè)故障位置(參照非專利文獻(xiàn)1)。
另外，作為屬于OBIC系列的故障解析技術(shù)，已知有SCOBIC(Single Contact OBIC，單觸點(diǎn)光感生電流)方法、掃描激光SQUID(Superconducting QUantum Interference Devices，超導(dǎo)量子干涉儀)顯微鏡(L-SQ)方法。在OBIC方法中，是在兩個(gè)端子間進(jìn)行觀測(cè)，而這樣一來OBIC產(chǎn)生路徑被限定。如果只連接一個(gè)端子進(jìn)行觀測(cè)，OBIC產(chǎn)生路徑的限制放寬，能夠觀測(cè)更多的位置。該方法稱為SCOBIC。
代替從外部端子進(jìn)行電流的觀測(cè)，提出了用作為超高靈敏度的磁場(chǎng)檢測(cè)器的SQUID觀測(cè)OBIC電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方法。該方法稱為L(zhǎng)-SQ方法。根據(jù)該方法，能夠進(jìn)行甚至不需要電連接的完全非接觸的解析?？捎^測(cè)的樣本的形態(tài)也很廣泛，有晶片的前工序的中間、布線工序的中間、晶片工序完成后、封裝后、和實(shí)裝后(參照非專利文獻(xiàn)1)。
另外，作為現(xiàn)有的半導(dǎo)體芯片等電子部件(被檢查體)的非破壞檢查方法，已知有LTEM(Laser Terahertz Emission Microscope，太赫茲激光發(fā)射顯微鏡)方法。在LTEM方法中，是檢測(cè)出以在p-n接合部等存在電場(chǎng)的位置照射飛(毫微微)秒激光時(shí)產(chǎn)生的過渡性的光電流作為起源而放射的太赫茲電磁波。對(duì)于LTEM方法，有數(shù)據(jù)報(bào)告顯示高速設(shè)備的工作觀測(cè)的可能性。另外，也顯示了作為和L-SQ方法一樣，甚至不需要電連接的完全非接觸的解析的無偏壓(無バイアス)LTEM方法的可能性(參照非專利文獻(xiàn)1)。
非專利文獻(xiàn)1三川 清，“光を用いたLSIの故障解析技術(shù)(使用了光的LSI故障解析技術(shù))”、日本可靠性學(xué)會(huì)志“信頼性(可靠性)”、Vol.26，No.1，PP.28-36(2004)用現(xiàn)有的使用了OBIRCH方法等的非破壞檢查裝置等進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，將激光聚光成了點(diǎn)狀的光點(diǎn)3被照射在被檢查體1上。以O(shè)BIRCH方法為例，在現(xiàn)有的非破壞檢查裝置中，例如如圖13所示，在半導(dǎo)體芯片的兩個(gè)端子間施加電壓，以照射了光點(diǎn)3時(shí)的電流的變化作為輝度值，可得到如圖14所示的和掃描位置相對(duì)應(yīng)的圖像。但是，為了通過該掃描得到二維的圖像，例如為了用1000×1000像素來顯示，需要光點(diǎn)3在各像素停留或通過的時(shí)間的百萬倍(1000×1000)左右，或者以上(因?yàn)橛袚p失時(shí)間)的時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要課題是大幅度縮短該掃描所需要的時(shí)間，大幅度地改善非破壞檢查的效率。
本發(fā)明的非破壞檢查方法其特征在于，在被檢查體上照射線狀的光(光線)，在和上述光線交叉的第一方向，由上述光線對(duì)上述被檢查體相對(duì)地進(jìn)行掃描，取得第一一維圖像，然后，在和上述第一方向交叉的第二方向，由光線對(duì)上述被檢查體相對(duì)地進(jìn)行掃描，取得第二一維圖像。該方法是在取得的第一和第二一維圖像間進(jìn)行運(yùn)算，得到二維圖像。
“相對(duì)地進(jìn)行掃描”是通過照射光與被檢查樣品的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行掃描。
本發(fā)明的檢查裝置的其特征在于，具有用線狀的光(光線)照射被檢查體的光源；使上述光線和上述被檢查體相對(duì)地移動(dòng)的移動(dòng)部；從因照射了上述光線而產(chǎn)生的現(xiàn)象的觀測(cè)結(jié)果取得一維圖像的一維圖像形成部；和從多個(gè)一維圖像取得二維信息或二維圖像的二維圖像形成部。
根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)楸粰z查體和光線的相對(duì)掃描只需要用于得到第一和第二一維圖像的兩次掃描即可，所以掃描時(shí)間和現(xiàn)有相比得到大幅度的縮短。另外，通過兩個(gè)一維圖像間的運(yùn)算得到二維圖像的時(shí)間比光線的掃描時(shí)間短，所以其結(jié)果，二維圖像的取得時(shí)間比以往大幅度地縮短。


圖1是用于說明將本發(fā)明的光線掃描方法適用于OBIRCH方法中的實(shí)施例1的基本原理圖。
圖2是表示使用本發(fā)明的光線掃描方法而取得的一維圖像和二維圖像與被檢查體的平面圖的對(duì)比圖。
圖3是用于說明適用了本發(fā)明的光線掃描方法的實(shí)施例1的OBIRCH裝置的裝置構(gòu)成圖。
圖4是用于說明適用了本發(fā)明的光線掃描方法的實(shí)施例1的OBIRCH方法的流程圖。
圖5是用于說明基于適用了本發(fā)明的光線掃描方法的實(shí)施例1的OBIRCH方法的觀測(cè)結(jié)果的一例的示意圖。
圖6是用于說明基于適用了本發(fā)明的光線掃描方法的實(shí)施例1的OBIRCH方法的觀測(cè)結(jié)果的另外一例的示意圖。
圖7是用于說明基于適用了本發(fā)明的光線掃描方法的實(shí)施例1的OBIRCH方法的觀測(cè)結(jié)果的第三一例的示意圖。
圖8是用于說明基于適用了本發(fā)明的光線掃描方法的實(shí)施例1的OBIRCH方法的觀測(cè)結(jié)果的第四一例的示意圖。
圖9是用于說明將本發(fā)明的光線掃描方法適用于L-SQ方法中的實(shí)施例2的基本原理圖。
圖10是用于說明適用了本發(fā)明的光線掃描方法的實(shí)施例2的L-SQ裝置的裝置構(gòu)成圖。
圖11是用于說明基于適用了本發(fā)明的光線掃描方法的實(shí)施例2的L-SQ方法的觀測(cè)結(jié)果的一例的示意圖。
圖12是用于說明將本發(fā)明的光線掃描方法適用于無偏壓LTEM方法中的實(shí)施例3的基本原理圖。
圖13是用于說明現(xiàn)有的使用了二維掃描方法的OBIRCH方法的基本原理圖。
圖14用于說明基于現(xiàn)有的使用了二維掃描方法的OBIRCH方法的被檢查體的觀測(cè)結(jié)果的示意圖。
具體實(shí)施例方式
就上述的本發(fā)明的光線掃描方法更詳細(xì)地進(jìn)行說明。如果由光線對(duì)被檢查體相對(duì)地進(jìn)行掃描，在光線照射的線狀整個(gè)區(qū)域產(chǎn)生的布線電阻的變化等信息作為一維信息而取得。將光線在第一方向(X方向)和第二方向(Y方向)各掃描一次，取得第一一維圖像(X掃描圖像)和第二一維圖像(Y掃描圖像)。光線的掃描方向，最有效的是使之和光線的長(zhǎng)度方向垂直。如果設(shè)第一一維圖像(X掃描圖像)和第二一維圖像(Y掃描圖像)分別用例如1000像素顯示，光線的掃描時(shí)間為光線在各像素列停留或通過的時(shí)間的2000倍(1000×2)左右(加上和現(xiàn)有同等程度的損失時(shí)間)的時(shí)間。通過對(duì)第一一維圖像(X掃描圖像)和第二一維圖像(Y掃描圖像)進(jìn)行運(yùn)算，得到二維圖像。運(yùn)算方法任意。例如，為了從第一一維圖像(X掃描圖像)的各像素的值(x1、x2、…、x1000)和第二一維圖像(Y掃描圖像)的各像素的值(y1、y2、…、y1000)，得到二維圖像的各像素的值a(x，y)，使用如a(1，1)＝x1+y1、a(1，2)＝x1+y2、…、a(1000，1000)＝x1000+y1000的和的運(yùn)算，或著如a(1，1)＝x1×y1、a(1，2)＝x1×y2、…、a(1000，1000)＝x1000×y1000的積的運(yùn)算等即可。
對(duì)合格品的被檢查體和不良品的被檢查體的二維圖像進(jìn)行比較，有可能在有差別的地方或其關(guān)連地方存在異常位置。當(dāng)在觀測(cè)區(qū)域內(nèi)只存在一處異常的位置時(shí)，確定異常的位置很容易。但是，當(dāng)如后所述在觀測(cè)區(qū)域內(nèi)存在多處異常的位置時(shí)，或觀測(cè)所用的檢測(cè)器的靈敏度不均勻時(shí)，就需要下一番工夫。此時(shí)如果有布線布局等設(shè)計(jì)布局信息，就有助于確定異常的位置。
就基于本發(fā)明的光線掃描方法的非破壞檢查裝置和非破壞檢查方法，利用附圖進(jìn)行說明。圖1是用于說明將本發(fā)明的光線掃描方法適用于OBIRCH方法中的實(shí)施例1的基本原理圖。圖2(A)是存在缺陷8的被檢查體1的平面圖與使用本發(fā)明的光線掃描方法而取得的第一和第二一維圖像13、14的對(duì)比圖，(B)是該取得的第一和第二一維圖像13、14與以此為基礎(chǔ)通過運(yùn)算得到的二維圖像15的對(duì)比圖。
在適用了本發(fā)明的光線掃描方法的實(shí)施例1的OBIRCH方法中，在成為檢查對(duì)象的LSI芯片等電子部件(被檢查體1)的兩個(gè)端子間連接電壓源5和變動(dòng)電流檢測(cè)部6，在施加了恒壓的狀態(tài)下，從被檢查體1的反面?zhèn)日丈渚€狀的激光11，在第一方向(X方向)用光線12對(duì)被檢查體1相對(duì)地進(jìn)行掃描。掃描方向有效的是使之為和光線12的長(zhǎng)度方向垂直的方向。由變動(dòng)電流檢測(cè)部6檢測(cè)出因光線12的掃描，被檢查體1被加了熱的結(jié)果而產(chǎn)生的電流變化[圖1(A)]。接下來，將光線12在第二方向(Y方向)掃描，和剛才一樣地檢測(cè)出電流變化[圖1(B)]。通過光線12向X方向和Y方向的一維掃描，取得第一一維圖像(X掃描圖像)13和第二一維圖像(Y掃描圖像)14這兩個(gè)一維圖像[圖2(A)]。在第一和第二一維圖像13、14上，出現(xiàn)和缺陷8相對(duì)應(yīng)的異常對(duì)比度16。通過對(duì)取得的兩個(gè)一維圖像進(jìn)行運(yùn)算，得到二維圖像15[圖2(B)]。可知在二維圖像15上出現(xiàn)的異常對(duì)比度17和被檢查體1的缺陷8相對(duì)應(yīng)。
圖3是用于說明適用了本發(fā)明的光線掃描方法的實(shí)施例1的OBIRCH裝置100的裝置構(gòu)成圖。被檢查體1放置在臺(tái)21上，在被檢查體1的兩個(gè)端子間連接電壓源5和變動(dòng)電流檢測(cè)部6。被檢查體1被放置成反面?zhèn)群图t外光的激光發(fā)生部22、激光掃描部23和激光聚光部24相對(duì)，線狀的激光11照射在被檢查體1上。在此，作為紅外光如果使用波長(zhǎng)為1μm左右以上的光，能夠例如從LSI芯片的反面?zhèn)韧高^硅基板在LSI芯片的表面附近聚光，對(duì)該表面附近集中性地進(jìn)行加熱。根據(jù)來自系統(tǒng)控制部25的控制，用激光掃描部23在X-Y方向掃描線狀的激光11，或?qū)⑴_(tái)21在X-Y方向移動(dòng)，從而被檢查體1被光線12相對(duì)地掃描。因光線12而在被檢查體1的正面(主面)側(cè)的加熱部分的電流變化被變動(dòng)電流檢測(cè)部6檢測(cè)出，并作為第一和第二一維信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部26。運(yùn)算部27以第一和第二一維信息為基礎(chǔ)，進(jìn)行用于得到二維信息的運(yùn)算。也可以將運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部26。顯示部28基于第一和第二一維信息與二維信息，顯示第一和第二一維圖像13、14與二維圖像15。為了容易確定故障位置，也可以和這些圖像同時(shí)顯示被檢查體1的正面(主面)側(cè)的顯微鏡像和設(shè)計(jì)布局。
圖4是用于說明適用了本發(fā)明的光線掃描方法的實(shí)施例1的OPIRCH方法的流程圖。首先，設(shè)定成在作為被檢查體1的電子部件(例如LSI芯片)的兩個(gè)端子間施加恒壓，并在兩個(gè)端子的一邊監(jiān)控電流變化的狀態(tài)(步驟S1)。接著，從被檢查體1的反面?zhèn)?，成線狀地照射紅外光或紅外激光，一邊由光線12對(duì)被檢查體1的正面(主面)側(cè)進(jìn)行加熱，一邊在X方向掃描，得到使光照射的位置和電流變化相對(duì)應(yīng)了的第一一維圖像(X掃描圖像)13(步驟S2)。接著，使光線12和被檢查體1的相對(duì)角度旋轉(zhuǎn)90度后，通過在Y方向進(jìn)行和步驟S2相同的操作，得到第二一維圖像(Y掃描圖像)14(步驟S3)。接著，通過在第一一維圖像13和第二一維圖像14之間進(jìn)行運(yùn)算，得到二維圖像(步驟S4)。
對(duì)于為了得到1000×1000像素(100萬像素)的圖像所需要的時(shí)間，對(duì)現(xiàn)有的方法和基于本發(fā)明的方法試著進(jìn)行比較。如果設(shè)每一個(gè)像素的停留時(shí)間為1毫秒，在現(xiàn)有的方法中，即使損失時(shí)間為零，也需要1毫秒×1000×1000＝1000秒(約17分)，而在基于本發(fā)明的方法中，為1毫秒×1000×2＝2秒，是現(xiàn)有方法的500分之一，可實(shí)現(xiàn)大幅度的縮短時(shí)間。另外，即使使用一般的計(jì)算機(jī)時(shí)，運(yùn)算所需要的時(shí)間也非常短，是可以忽略不計(jì)的程度的時(shí)間。
另外，在圖1、圖2中以作為現(xiàn)有方法之一的OBIRCH方法為例說明了基于本發(fā)明的光線掃描方法的原理，但是在另外的方法中，只是光照射的結(jié)果產(chǎn)生的現(xiàn)象不同，基本是一樣的。例如，在OBIRCH方法中，光照射的結(jié)果產(chǎn)生的現(xiàn)象是電阻的變化，而在RIL方法或SDL方法中，光照射的結(jié)果產(chǎn)生的現(xiàn)象是基于LSI測(cè)試器的良、不良的判定結(jié)果的變化。在OBIC方法或SCOBIC方法中，光照射的結(jié)果產(chǎn)生的現(xiàn)象是電流的變化。在L-SQ方法中，光照射的結(jié)果產(chǎn)生的現(xiàn)象是磁場(chǎng)的變化。在LTEM方法或無偏壓LTEM方法中，光照射的結(jié)果產(chǎn)生的現(xiàn)象是太赫茲電磁波的變化。使檢測(cè)出該光照射的結(jié)果產(chǎn)生的現(xiàn)象的信號(hào)和線光掃描的位置相對(duì)應(yīng)，作為一維圖像而取得的點(diǎn)，參照以O(shè)BIRCH方法為例進(jìn)行了說明的例子就能夠完全理解，所以省略個(gè)別的說明。
下面，利用

本發(fā)明的實(shí)施例1的效果。在說明幾個(gè)例子之前，先說明基于本發(fā)明的光線掃描方法有效工作的條件，以便能夠系統(tǒng)地理解之后說明的例子。
首先，作為被檢查體1側(cè)的條件，有(條件1)在由光點(diǎn)進(jìn)行了平面掃描時(shí)，局部性地存在對(duì)比度異常的條件。即，在觀測(cè)區(qū)域內(nèi)只存在一處故障位置時(shí)，比存在多處故障位置時(shí)容易確定異常的位置。有時(shí)不良芯片內(nèi)的故障相當(dāng)于此。該情況如在后面用圖5進(jìn)行說明所述，作為通過第一一維圖像13和第二一維圖像14的運(yùn)算得到的二維圖像15上的異常對(duì)比度17，故障位置能夠簡(jiǎn)單地確定。另外，因?yàn)榫w看時(shí)的不良芯片有時(shí)也局部性地存在，所以相當(dāng)于此。此時(shí)也作為通過第一一維圖像13和第二一維圖像14的運(yùn)算得到的二維圖像15上的異常對(duì)比度17，可確定不良芯片。
下面作為檢測(cè)系統(tǒng)的條件，有(條件2)在光線12上的任何位置有異常時(shí)，信號(hào)檢測(cè)靈敏度都為相同靈敏度的條件。對(duì)信號(hào)檢測(cè)靈敏度，信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度偏差和光線12的線內(nèi)強(qiáng)度偏差會(huì)產(chǎn)生影響。對(duì)于OBIRCH方法、OBIC方法、RIL方法和SDL方法，雖然現(xiàn)有的信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)靈敏度也相同，但是如果有光線的強(qiáng)度偏差，也是不滿足條件2。另外，對(duì)于L-SQ方法、LTEM方法和無偏壓LTEM方法，在現(xiàn)有的信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)中，除了靈敏度偏差以外，有時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)有不均勻的靈敏度分布，所以此時(shí)就不滿足條件2，所以需要下一番工夫。故障位置定位等非破壞檢查因?yàn)楸緛砭褪嵌ㄐ缘臋z查，所以即使是不滿足條件2時(shí)也是可能的，但是故障位置的定位變得略難。但是，對(duì)于L-SQ方法等，因?yàn)槿绻粰z查體和檢測(cè)器的距離離開，靈敏度就會(huì)激劇地下降，所以在不具備條件2時(shí)，甚至定性也變得苛刻。即使在此時(shí)，如作為實(shí)施例2，利用圖9和圖10在后面所述，通過將多個(gè)SQUID元件31以LSI芯片的排列間距排列，使各SQUID元件31配置在LSI芯片中央的正上方，就能夠進(jìn)行對(duì)策。
如在之后的例中詳細(xì)說明所述，只要滿足上述條件1或條件2的任何一個(gè)，就能夠簡(jiǎn)單而有效地適用基于本發(fā)明的光線掃描方法。另外，即使是條件1、條件2的兩個(gè)都不滿足時(shí)，通過如例4所示時(shí)那樣下一番工夫，也能夠有效地適用基于本發(fā)明的光線掃描方法。
圖5是用于說明條件1和條件2兩個(gè)都滿足時(shí)的觀測(cè)結(jié)果的示意圖。即，故障位置為1點(diǎn)，信號(hào)檢測(cè)靈敏度一定，最容易適用本發(fā)明的例。圖5(A)是用現(xiàn)有方法對(duì)被檢查體取得的二維圖像29與用基于本發(fā)明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14的對(duì)比圖，圖5(B)是用基于本發(fā)明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14與通過運(yùn)算求取的二維圖像15的對(duì)比圖。在OBIRCH方法、RIL方法或SDL方法中適用本發(fā)明，檢測(cè)出作為被檢查體1的LSI芯片上的布線系統(tǒng)的通路(via)部的高電阻位置的，在現(xiàn)在的最尖端的LSI芯片中最多的不良例之一等的情況與此相對(duì)應(yīng)。
參照?qǐng)D5(A)，在現(xiàn)有方法的二維圖像29上，在第一一維圖像(X掃描圖像)13和第二一維圖像(Y掃描圖像)14上，異常對(duì)比度30、16都只有1點(diǎn)。另外，為了便于看清楚，和故障位置相對(duì)應(yīng)的本來的異常對(duì)比度用將該1點(diǎn)涂黑了的四方形表示(在一下的實(shí)施例中也一樣)。
另一方面，參照?qǐng)D5(B)，第一和第二一維圖像13、14和圖5(A)是相同的，但是在以此為基礎(chǔ)進(jìn)行了運(yùn)算的二維圖像15上，異常對(duì)比度17不只1點(diǎn)，成為雖然很淺，但是在X方向和Y方向延伸了的對(duì)比度。只要理解了這是例如作為從X方向的一維圖像(x1、x2、…、x1000)和Y方向的一維圖像(y1、y2、…、y1000)得到的行列的要素，對(duì)二維圖像的各像素的值a(x，y)進(jìn)行了如a(1，1)＝x1+y1、a(1，2)＝x1+y2、…、a(1000，1000)＝x1000+y1000的和的運(yùn)算的結(jié)果的二維圖像，就能夠簡(jiǎn)單地理解在X方向和Y方向延伸的淺線(假缺陷18)的交點(diǎn)的對(duì)比度最深的位置就是本來的異常對(duì)比度的位置。另外，如在后面的例中看到的，如果對(duì)再構(gòu)成二維圖像15的運(yùn)算不是用和，而是用積來進(jìn)行，如此延伸的淺線就不會(huì)出現(xiàn)。
例如，對(duì)于LSI芯片上的布線系統(tǒng)的通路底部的高電阻缺陷的情況，如果使用OBIRCH方法，相對(duì)于通常的布線中流過的電流在暗對(duì)比度(和電阻增相對(duì)應(yīng))得到，只是在有異常通路的位置局部性地得到明對(duì)比度(和電阻減相對(duì)應(yīng))。因?yàn)橄鄬?duì)于布線中使用的銅和鋁的電阻的溫度系數(shù)為正(溫度上升，電阻增加)，高電阻缺陷為鈦等過渡金屬的高電阻合金，電阻的溫度系數(shù)為負(fù)(溫度上升，電阻減小)，所以產(chǎn)生該現(xiàn)象。該異常通路在觀測(cè)區(qū)域內(nèi)為一處時(shí)，就是滿足條件1。
(例2)圖6是用于說明滿足條件2，但是不滿足條件1時(shí)的觀測(cè)結(jié)果的示意圖。圖6(A)是用現(xiàn)有方法對(duì)被檢查體1取得的二維圖像29與用基于本發(fā)明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14的對(duì)比圖。圖6(B)是用基于本發(fā)明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14與通過運(yùn)算求取的二維圖像15的對(duì)比圖。例如，檢測(cè)出LSI芯片上的布線電流異常路徑的，在現(xiàn)在的最尖端的LSI芯片中最多的不良例之一等的情況與此相對(duì)應(yīng)。因?yàn)椴粷M足條件1，所以確定故障位置需要下一番工夫，但是和現(xiàn)有方法相比，總計(jì)解析時(shí)間能夠縮短。
參照?qǐng)D6(A)，在現(xiàn)有的二維圖像29上，在第一和第二一維圖像13、14上，異常對(duì)比度30、16和圖5(A)時(shí)相比，都變得復(fù)雜多了。在現(xiàn)有的二維圖像29上，異常對(duì)比度30成了布線的樣子。在用基于本發(fā)明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14上，得到了深的部分和淺的部分混存的異常對(duì)比度16。
另外，參照?qǐng)D6(B)，第一和第二一維圖像13、14和圖6(A)是相同的，但是在以此為基礎(chǔ)進(jìn)行了運(yùn)算的二維圖像15上，異常對(duì)比度17在面上擴(kuò)大了。雖然含有圖6(A)的現(xiàn)有的二維圖像29的信息，但是可看到很多除此以外的對(duì)比度(假缺陷(artifact)18)。不過，如果是該程度的假缺陷，通過從和LSI的設(shè)計(jì)布局信息的比較，來和本來的布線應(yīng)該在的位置進(jìn)行比較，能夠以相當(dāng)大的概率再構(gòu)筑本來的異常對(duì)比度。另外，使用設(shè)計(jì)布局信息定位故障位置，逐漸成為了現(xiàn)在的最尖端的LSI的故障解析所必須的事情，所以不是進(jìn)行特殊的事情。萬一沒有設(shè)計(jì)布局信息時(shí)，在用基于本發(fā)明的光線掃描方法定位了故障位置后，用現(xiàn)有的二維掃描方法進(jìn)行二維圖像取得即可。此時(shí)，通過用基于本發(fā)明的光線掃描方法進(jìn)行從低倍率慢慢地提高倍率的粗略的定位，高倍率下的最后的定位用現(xiàn)有的二維掃描方法來進(jìn)行，從而總計(jì)定位時(shí)間得到大幅度的縮短。
(例3)圖7是用于說明滿足條件1、但是不滿足條件2時(shí)的觀測(cè)結(jié)果的示意圖。即，故障位置為1點(diǎn)，信號(hào)檢測(cè)靈敏度不均勻，比較容易適用本發(fā)明的例。圖7(A)是用現(xiàn)有方法對(duì)被檢查體1取得的二維圖像29與用基于本發(fā)明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14的對(duì)比圖。圖7(B)是用基于本發(fā)明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14與通過運(yùn)算求取的二維圖像15的對(duì)比圖。在該例中，設(shè)想檢測(cè)器的靈敏度在觀測(cè)區(qū)域的中央部高，越往周邊去，靈敏度越低的情況。這相當(dāng)于在L-SQ方法中將某種SQUID元件的中心和被檢查體的中心對(duì)齊的情況。另外，如光線的強(qiáng)度在觀測(cè)區(qū)域的中央部強(qiáng)，越到周邊越弱的光線強(qiáng)度不均勻的情況也相當(dāng)于本例。
參照?qǐng)D7(A)，在現(xiàn)有的二維圖像29上，在本發(fā)明的第一和第二一維圖像13、14上，異常對(duì)比度30、16和圖5(A)時(shí)相比，定性而言都沒有差別。但是，可知和周邊的靈敏度弱相對(duì)應(yīng)，第二一維圖像(Y掃描圖像)14的異常對(duì)比度和第一一維圖像(X掃描圖像)13的對(duì)比度相比較弱。
另一方面，參照?qǐng)D7(B)，第一和第二一維圖像13、14和圖7(A)是相同的，但是在以此為基礎(chǔ)進(jìn)行了運(yùn)算的二維圖像15上，異常對(duì)比度17不只1點(diǎn)，成為了雖然很淺，但是在X方向和Y方向延伸了的對(duì)比度。這一點(diǎn)定性而言，和圖5(B)時(shí)相同，但是定量而言，與第一一維圖像13的對(duì)比度和第二一維圖像14的對(duì)比度的差異相對(duì)應(yīng)，在從異常對(duì)比度17延伸的部分的對(duì)比度上可以看出差別。不過，該差異對(duì)識(shí)別作為本來的異常對(duì)比度17的交點(diǎn)不會(huì)產(chǎn)生障礙。如此，在圖7的例時(shí)，可知基于本發(fā)明的光線掃描方法有效地發(fā)揮作用。此時(shí)，如果對(duì)再構(gòu)成二維圖像15的運(yùn)算不是用和，而是用積來進(jìn)行，延伸的淺線也不會(huì)出現(xiàn)。
(例4)圖8是用于說明條件1和條件2兩者都不滿足時(shí)的觀測(cè)結(jié)果的示意圖。圖8(A)是用現(xiàn)有方法對(duì)被檢查體1取得的二維圖像29與用基于本發(fā)明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14的對(duì)比圖。圖8(B)是用基于本發(fā)明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14與通過運(yùn)算求取的二維圖像15的對(duì)比圖。在該例中，不是如以上所示3例所述用和來進(jìn)行二維圖像15的再構(gòu)成的運(yùn)算，而是用積進(jìn)行，所以在圖8(B)的二維圖像上看不到從表示異常對(duì)比度17的點(diǎn)延伸的對(duì)比度。另外，該例是條件1和條件2都不滿足的情況，是比較難以適用本發(fā)明的例。圖8是設(shè)想檢測(cè)器的靈敏度在觀測(cè)區(qū)域的中央部高，越往周邊去，靈敏度越低的情況。這相當(dāng)于在L-SQ方法中將某種SQUID元件的中心和被檢查體的中心對(duì)齊的情況。另外，如光線的強(qiáng)度在觀測(cè)區(qū)域的中央部強(qiáng)，越到周邊越弱的光線強(qiáng)度不均勻的情況也相當(dāng)于本例。
參照?qǐng)D8(A)，在現(xiàn)有的二維圖像29上，在兩處可以看到異常對(duì)比度30。在L-SQ方法中可以看到該對(duì)比度的位置，是從p-n接合的p側(cè)和n側(cè)分別延伸的布線因短路等而形成了閉環(huán)時(shí)的情況，異常對(duì)比度30的位置相當(dāng)于p-n接合部。此時(shí)，本發(fā)明的第一和第二一維圖像13、14的異常對(duì)比度16和現(xiàn)有方法的異常對(duì)比度30相比，定性而言沒有差別，但是可知和周邊的靈敏度弱相對(duì)應(yīng)地，強(qiáng)的部分和弱的部分混存。
另一方面，參照?qǐng)D8(B)，在再構(gòu)成的二維圖像15上，可以多看到兩處本來的二維圖像29上沒有的對(duì)比度(假缺陷18)。另一方面，在靈敏度弱的部分檢測(cè)出的缺陷的異常對(duì)比度(左下方的最淺的點(diǎn))，有比假缺陷更弱之嫌。為了區(qū)分4處的對(duì)比度的哪一個(gè)是真正的異常對(duì)比度，哪一個(gè)是假缺陷，大多數(shù)情況下有效的和設(shè)計(jì)布局信息進(jìn)行比較。即，通過在設(shè)計(jì)布局上看在該4處是否存在p-n接合，能夠以相當(dāng)大的概率排除假缺陷。當(dāng)這樣也不能排斥假缺陷時(shí)或不能進(jìn)行和設(shè)計(jì)布局信息的比較時(shí)，在用基于本發(fā)明的光線掃描方法定位異常對(duì)比度的位置后，用現(xiàn)有的二維掃描方法進(jìn)行二維圖像取得即可。此時(shí)，通過用本發(fā)明的光線掃描方法進(jìn)行從低倍率慢慢地提高倍率的粗略的定位，高倍率下的最后的定位用現(xiàn)有的二維掃描方法來進(jìn)行，從而總計(jì)定位時(shí)間得到大幅度的縮短。
圖9是用于說明將本發(fā)明的光線掃描方法適用于L-SQ方法的實(shí)施例2的基本原理圖。從被檢查體1的反面?zhèn)日丈渚€狀的激光36，和實(shí)施例1一樣，用光線33在第一和第二方向(X方向和Y方向)對(duì)被檢查體1相對(duì)地進(jìn)行掃描。作為磁場(chǎng)檢測(cè)器的SQUID元件陣列32，不是如現(xiàn)有的L-SQ方法所述只用一個(gè)SQUID元件31，而是成陣列狀地在一列配置了多個(gè)。光線33和SQUID元件陣列32配置成在長(zhǎng)度方向上下重疊。在L-SQ方法中，因?yàn)楣饩€33和SQUID元件陣列32的位置偏差會(huì)成為使靈敏度變差的原因，所以優(yōu)選的是將它們固定，使被檢查體1移動(dòng)，而相對(duì)地掃描光線33。
圖10是用于說明適用了本發(fā)明的光線掃描方法的實(shí)施例2的L-SQ裝置200的裝置構(gòu)成圖。在激光發(fā)生部34產(chǎn)生的激光，在調(diào)制束生成部35被調(diào)制并成形，作為線狀的激光36從被檢查體1的反面進(jìn)行照射。臺(tái)37具有借助來自系統(tǒng)控制部39的控制向水平方向移動(dòng)并旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，從而能夠用光線33在第一和第二方向(X方向和Y方向)對(duì)被檢查體1相對(duì)地進(jìn)行掃描。在被檢查體1的上方，配置SQUID元件陣列32，檢測(cè)出從被檢查體1產(chǎn)生的磁場(chǎng)。檢測(cè)出的磁場(chǎng)在磁場(chǎng)信號(hào)檢測(cè)部38作為第一和第二一維信息被抽出，并被傳送到系統(tǒng)控制部39。二維圖像的運(yùn)算和顯示，和實(shí)施例1相同。
圖11是用于說明作為基于適用了本發(fā)明的光線掃描方法的實(shí)施例2的L-SQ方法的觀測(cè)結(jié)果的一例的不良LSI芯片篩選方法的示意圖。圖11(A)是對(duì)作為被檢查體1的半導(dǎo)體晶片41從上面投影的圖，圖11(B)是用現(xiàn)有方法取得的二維圖像29與用基于本發(fā)明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14的對(duì)比圖。圖11(C)是用基于本發(fā)明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14與通過運(yùn)算求取的二維圖像15的對(duì)比圖。在二維圖像15上，將半導(dǎo)體晶片41的輪廓和劃線42重合而表示。該例不是定位LSI芯片內(nèi)的故障位置，而是從整個(gè)半導(dǎo)體晶片41篩選不良LSI芯片43的例。另外，作為因光激光照射而產(chǎn)生的現(xiàn)象，以L-SQ現(xiàn)象為例進(jìn)行說明。在該例中，設(shè)為在被檢查體的300mmΦ的半導(dǎo)體晶片41上形成了例如30mm見方的LSI芯片。設(shè)SQUID元件陣列32為以和LSI芯片的排列間距相同的30mm間距，排列了10個(gè)SQUID元件31的陣列。該SQUID元件31的數(shù)量和排列間距，采取相應(yīng)LSI芯片尺寸而可變的構(gòu)成即可。通過使SQUID元件31的排列間距和LSI芯片尺寸對(duì)齊，能夠消除識(shí)別不良LSI芯片43的靈敏度的LSI芯片間偏差。光線33的掃描，使用300mm長(zhǎng)度的光線，進(jìn)行距離300mm的掃描，以便能夠覆蓋整個(gè)半導(dǎo)體晶片41。掃描是以將光線33和SQUID元件陣列32固定的狀態(tài)，移動(dòng)半導(dǎo)體晶片41的作方法最為有效。在X方向的掃描結(jié)束后，將半導(dǎo)體晶片41旋轉(zhuǎn)90度，進(jìn)行Y方向的掃描即可。
在該實(shí)施例中，不是用和來進(jìn)行二維圖像15的再構(gòu)成的運(yùn)算，而是用積來進(jìn)行的。另外，本實(shí)施例為了便于說明，表示了不良LSI芯片43在半導(dǎo)體晶片41中只存在一個(gè)，異常位置在不良LSI芯片43中只存在一處的情況。
參照?qǐng)D11(B)，在現(xiàn)有方法的二維圖像29中，在一處可以看到異常對(duì)比度30?？梢宰R(shí)別可看到該異常對(duì)比度30的LSI芯片為不良LSI芯片43。在L-SQ方法中可看到該對(duì)比度的位置，是在因從p-n接合的p側(cè)和n側(cè)分別延伸的布線短路等而形成了閉環(huán)時(shí)。在一維圖像中，異常對(duì)比度16在X掃描圖像13和Y掃描圖像14中也都只有一點(diǎn)。
參照?qǐng)D11(C)，在從第一和第二一維圖像13、14再構(gòu)成的二維圖像15中，可知異常對(duì)比度17明確地再現(xiàn)，也能夠明確地識(shí)別不良LSI芯片43。另外，為了便于看清楚，在圖11(C)中，用涂黑了的四方形表示異常對(duì)比度17。
在本實(shí)施例中，試著估計(jì)用基于本發(fā)明的方法和現(xiàn)有方法相比，篩選所需要的時(shí)間能夠縮短多少。在L-SQ方法中，通過對(duì)激光施加強(qiáng)度調(diào)制，用同步放大器只將調(diào)制頻率的信號(hào)取出，來提高了S/N(信噪比)。用同步放大器設(shè)定和該調(diào)制頻率相對(duì)應(yīng)的周期的10倍左右的時(shí)間常數(shù)。光線33的掃描速度設(shè)定成以和該時(shí)間常數(shù)相同的時(shí)間的流逝，通過圖像上的一個(gè)像素的量的程度。如果以1MHz加調(diào)制，時(shí)間常數(shù)為10微秒。設(shè)一個(gè)像素為0.5微米見方，300mm就是用60萬像素的一維圖像顯示。一個(gè)方向的掃描所需要的時(shí)間為10微秒×60萬＝6秒。安裝半導(dǎo)體晶片41的臺(tái)的傳輸速度的限制，在例如現(xiàn)在我們開發(fā)的使用了L-SQ方法的非破壞檢查裝置中為100mm/秒，所以掃描300mm，有3秒就可以，不會(huì)成為瓶頸?；?秒將半導(dǎo)體晶片41在X方向移動(dòng)后，使臺(tái)37旋轉(zhuǎn)90度，接著在Y方向花6秒移動(dòng)半導(dǎo)體晶片41，基于本發(fā)明的像的取得就結(jié)束了。即使長(zhǎng)一點(diǎn)估計(jì)臺(tái)37的旋轉(zhuǎn)所需要的時(shí)間為1秒，長(zhǎng)一點(diǎn)估計(jì)二維圖像15的再生所需要的時(shí)間為1秒，合計(jì)也只花14秒。另一方面，用現(xiàn)有方法為了進(jìn)行二維掃描所需要的時(shí)間，即使忽略掃描的損失時(shí)間，也是10微秒×60萬×60萬＝360萬秒＝1000小時(shí)，是非現(xiàn)實(shí)性的時(shí)間。即，可知在估計(jì)縮短的程度以前，除非使用基于本發(fā)明的方法，否則基于L-SQ方法的不良LSI芯片的篩選近乎是不可能的事情。

圖12是用于說明將本發(fā)明的光線掃描方法適用于無偏壓LTEM方法中的實(shí)施例3的基本原理圖。從被檢查體1的反面?zhèn)日丈渚€狀的飛秒激光51，用光線52在第一和第二方向(X和Y方向)對(duì)被檢查體1進(jìn)行掃描。從被檢查體1產(chǎn)生的太赫茲(THz)電磁波53由THz電磁波檢測(cè)器54檢測(cè)出。從第一和第二一維圖像再構(gòu)成二維圖像的方法，和上述相同。無偏壓LTEM方法的情況也和L-SQ方法一樣，配置多個(gè)作為檢測(cè)器的THz電磁波檢測(cè)器54，并固定光線52和檢測(cè)器，使被檢查體1移動(dòng)的作方法，其檢測(cè)靈敏度和效率都應(yīng)該會(huì)很好。
以上結(jié)合上述實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明不只限定于上述實(shí)施例的構(gòu)成，毋庸置疑，本發(fā)明包含只要是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)即可做到的各種變形和修改。
權(quán)利要求
1.一種非破壞檢查方法，其特征在于，在被檢查體上照射線狀的光，即光線，在和上述光線交叉的第一方向，由上述光線對(duì)上述被檢查體相對(duì)地進(jìn)行掃描，取得第一一維圖像，然后，在和上述第一方向交叉的第二方向，由光線對(duì)上述被檢查體相對(duì)地進(jìn)行掃描，取得第二一維圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非破壞檢查方法，其特征在于，上述第一方向是和上述光線的長(zhǎng)度方向垂直的方向，上述第二方向是和上述第一方向垂直的方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非破壞檢查方法，其特征在于，通過運(yùn)算，從上述第一和第二一維圖像得到二維圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非破壞檢查方法，其特征在于，根據(jù)上述二維圖像定位上述被檢查體的異常位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任意一項(xiàng)所述的非破壞檢查方法，其特征在于，上述第一和第二一維圖像是基于OBIRCH方法、RIL方法、SDL方法、OBIC方法、SCOBIC方法、掃描激光SQUID顯微鏡方法、LTEM方法、和無偏壓LTEM方法的任何一種或多種方法的組合的圖像。
6.一種非破壞檢查裝置，其特征在于，具有光源，用線狀的光、即光線，照射被檢查體；移動(dòng)部，使上述光線和上述被檢查體相對(duì)地移動(dòng)；一維圖像形成部，從因照射了上述光線而產(chǎn)生的現(xiàn)象的觀測(cè)結(jié)果取得一維圖像；和二維圖像形成部，從多個(gè)一維圖像取得二維信息或二維圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非破壞檢查裝置，其特征在于，對(duì)因照射了上述光線而產(chǎn)生的現(xiàn)象進(jìn)行觀測(cè)的觀測(cè)系統(tǒng)，利用OBIRCH方法、RIL方法、SDL方法、OBIC方法、SCOBIC方法、掃描激光SQUID顯微鏡方法、激光-太赫茲-發(fā)射顯微鏡方法、即LTEM方法，和無偏壓LTEM方法的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非破壞檢查裝置，其特征在于，上述移動(dòng)部包含移動(dòng)上述光線的光線掃描部。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非破壞檢查裝置，其特征在于，上述移動(dòng)部包含移動(dòng)上述被檢查體的臺(tái)。
10.一種非破壞檢查裝置，利用了如權(quán)利要求9所述之中的L-SQ、LTEM、和無偏壓LTEM的至少一種裝置，其特征在于，上述光線和上述觀測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)器的位置是固定的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的非破壞檢查裝置，其特征在于，上述觀測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)器，具有配置成線狀的多個(gè)SQUID元件，上述光線和配置成上述線狀的上述多個(gè)SQUID元件以在長(zhǎng)度方向上下重疊的方式固定。
12.根據(jù)權(quán)利要求6至11的任意一項(xiàng)所述的非破壞檢查裝置，其特征在于，上述二維圖像形成部包含對(duì)取得的二維圖像和作為其基礎(chǔ)的多個(gè)一維圖像進(jìn)行顯示的顯示部。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的非破壞檢查裝置，其特征在于，上述顯示部對(duì)上述被檢查體的布局和上述二維圖像進(jìn)行重疊顯示。
全文摘要
本發(fā)明提高非破壞檢查的效率。代替現(xiàn)有的在被檢查體上二維地掃描光點(diǎn)的方法，通過在被檢查體上在X方向和Y方向各掃描一次光線，得到兩個(gè)一維圖像，通過運(yùn)算從取得的兩個(gè)一維圖像再構(gòu)筑二維圖像。從而，被檢查體和光線的相對(duì)掃描，只需要用于得到第一和第二一維圖像的兩次掃描即可，所以掃描時(shí)間和現(xiàn)有相比得到大幅度的縮短。
文檔編號(hào)H01L21/66GK1959395SQ20061014392
公開日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月2日
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