KR102578485B1 - 해석 방법, 해석 장치, 해석 프로그램, 및 해석 프로그램을 기록하는 기록 매체 - Google Patents

Abstract

반도체 디바이스 검사 장치(1)는 전기 신호가 입력되고 있는 반도체 디바이스(10)로부터의 광을 검출하는 광센서(12)와, 반도체 디바이스(10)로부터의 광을 광센서(12)로 도광하는 광학계와, 광센서(12)와 전기적으로 접속된 제어 장치(18)를 구비하고, 제어 장치(18)는 불량품의 반도체 디바이스(10) 상의 복수의 위치마다의 광계측에 의한 파형 데이터와, 양품의 반도체 디바이스(10) 상의 복수의 위치마다의 광계측에 의한 파형 데이터를 취득하는 계측부(25)와, 불량품의 반도체 디바이스(10)의 파형 데이터와, 양품의 반도체 디바이스(10)의 파형 데이터 간에 일치도를 계산하는 계산부(26)와, 계산부(26)에 의해서 계산된 복수의 위치마다의 일치도를 기초로 불량품의 반도체 디바이스(10)의 불량 지점을 해석하는 해석부(28)를 가진다.

Description

해석 방법, 해석 장치, 해석 프로그램, 및 해석 프로그램을 기록하는 기록 매체

본 개시는 반도체 디바이스를 대상으로 광계측에 의한 해석 처리를 행하는 해석 방법, 해석 장치, 해석 프로그램, 및 해석 프로그램을 기록하는 기록 매체에 관한 것이다.

종래부터, 반도체 집적회로를 검사하는 기술로서, EOP(Electro Optical Probing)로 불리는 광프로빙 기술(하기 특허문헌 1 참조), 혹은, TRIEM(Time-resolved Imaging Emission Microscopy)으로 불리는 시간 분해 발광 계측의 기술(하기 특허문헌 2 참조)이 알려져 있다. 예를 들면, EOP에서는, 반도체 디바이스의 구동에 수반하는 공핍층의 시간적 변화를 프로브광의 반사율의 시간적 변화를 측정함으로써 취득한다. 또한, TRIEM에서는, 반도체 디바이스의 구동에 수반하는 소스-드레인 간을 흐르는 핫 캐리어의 발생 타이밍을, 발광의 강도의 시간적 변화로부터 측정한다.

일본 특개 2007-064975호 공보 일본 특개평 10-150086호 공보

상술한 바와 같은 검사 기술에서는, 많은 회로 소자가 포함되는 반도체 디바이스의 불량 지점을 특정하기 위해서는, EOP, TRIEM 등에 의한 측정 결과로부터 해석이 용이한 데이터를 작성하는 것이 요구된다. 그렇지만, 상기의 종래의 검사 기술에 있어서는, 불량 지점을 효율적으로 특정하기 위한 해석 수법이 확립되어 있다고는 말하기 어렵다.

실시 형태는 반도체 디바이스의 불량 지점을 효율적으로 해석하는 것을 가능하게 하는 해석 방법, 해석 장치, 해석 프로그램, 및 해석 프로그램을 기록하는 기록 매체를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 일 측면은, 반도체 디바이스를 대상으로 광계측에 의한 해석 처리를 행하는 해석 방법으로서, 제1 반도체 디바이스 상의 복수의 위치마다의 광계측에 의한 시간 파형인 제1 파형 데이터를 취득하는 제1 계측 스텝과, 제2 반도체 디바이스 상의 복수의 위치마다의 광계측에 의한 시간 파형인 제2 파형 데이터를 취득하는 제2 계측 스텝과, 상기 제1 반도체 디바이스의 복수의 위치마다의 상기 제1 파형 데이터와, 해당 복수의 위치에 대응하는 상기 제2 반도체 디바이스의 복수의 위치마다의 상기 제2 파형 데이터 간에 일치도를 계산하는 계산 스텝과, 상기 계산 스텝에 의해서 계산된 복수의 위치마다의 일치도를 기초로 상기 제1 또는 제2 반도체 디바이스 중 어느 것의 불량 지점을 해석하는 해석 스텝을 구비한다.

또는, 본 발명의 다른 측면은, 반도체 디바이스를 대상으로 광계측에 의한 해석 처리를 행하는 해석 장치로서, 테스트 신호가 입력되고 있는 반도체 디바이스로부터의 광을 검출하는 광검출기와, 상기 반도체 디바이스로부터의 광을 상기 광검출기로 도광(導光)하는 광학계와, 상기 광검출기와 전기적으로 접속된 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는 제1 반도체 디바이스 상의 복수의 위치마다의 상기 광계측에 의한 시간 파형인 제1 파형 데이터와, 제2 반도체 디바이스 상의 복수의 위치마다의 상기 광계측에 의한 시간 파형인 제2 파형 데이터를 취득하는 취득 수단과, 상기 제1 반도체 디바이스의 복수의 위치마다의 상기 제1 파형 데이터와, 해당 복수의 위치에 대응하는 상기 제2 반도체 디바이스의 복수의 위치마다의 상기 제2 파형 데이터 간에 일치도를 계산하는 계산 수단과, 상기 계산 수단에 의해서 계산된 복수의 위치마다의 일치도를 기초로 상기 제1 또는 제2 반도체 디바이스 중 어느 것의 불량 지점을 해석하는 해석 수단을 가진다.

또는, 본 발명의 다른 측면은, 컴퓨터를, 제1 반도체 디바이스 상의 복수의 위치마다의 광계측에 의한 시간 파형인 제1 파형 데이터와, 제2 반도체 디바이스 상의 복수의 위치마다의 광계측에 의한 시간 파형인 제2 파형 데이터를 취득하는 취득 수단, 상기 제1 반도체 디바이스의 복수의 위치마다의 상기 제1 파형 데이터와, 해당 복수의 위치에 대응하는 상기 제2 반도체 디바이스의 복수의 위치마다의 상기 제2 파형 데이터 간에 일치도를 계산하는 계산 수단, 및 상기 계산 수단에 의해서 계산된 복수의 위치마다의 일치도를 기초로 상기 제1 또는 제2 반도체 디바이스 중 어느 것의 불량 지점을 해석하는 해석 수단으로서 기능시키는 해석 프로그램이다.

또는, 본 발명의 다른 측면은, 상기의 해석 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체이다.

상기 어느 측면에 의하면, 제1 반도체 디바이스와 제2 반도체 디바이스 사이에서의 대응하는 복수의 위치에 있어서의 광계측 결과인 파형 데이터의 일치도가 계산되고, 그 일치도를 기초로 제1 또는 제2 반도체 디바이스의 불량 지점이 해석된다. 이것에 의해, 시간 파형의 일치도의 반도체 디바이스 상의 분포를 기초로 불량 지점이 해석 가능하게 되므로, 불량 지점을 효율적으로 해석할 수 있다.

실시 형태에 의하면, 반도체 디바이스의 불량 지점을 효율적으로 해석할 수 있다.

도 1은 실시 형태의 해석 장치인 반도체 디바이스 검사 장치(1)의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 제어 장치(18)의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 제어 장치(18)의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 설정부(24)에 의해서 처리되는 마스크 데이터에 포함되는 폴리곤 데이터의 이미지를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2의 설정부(24)에 의해서 측정 좌표계로 설정된 광계측의 위치의 이미지를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 2의 계측부(25)에 의해서 검출되는 반사광의 이미지를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 2의 화상 생성부(27)에 의해서 생성되는 일치도 화상 데이터의 이미지를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 2의 계산부(26)의 처리 대상인 파형 데이터에 의해서 나타내지는 시간 파형을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 2의 계산부(26)의 처리 대상인 파형 데이터에 의해서 나타내지는 시간 파형을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 2의 해석부(28)에 의한 해석 대상의 일치도 화상 데이터의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 마스터 데이터로부터 회로도를 작성하는 기능의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 마스터 데이터로부터 회로도를 작성하는 기능의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 마스터 데이터로부터 회로도를 작성하는 기능의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 마스터 데이터로부터 회로도를 작성하는 기능의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 2의 해석부(28)에 의한 위치 추적의 이미지를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 실시 형태의 반도체 디바이스 검사 장치(1)에 있어서의 해석 처리의 동작 절차를 나타내는 플로차트이다.
도 17은 실시 형태의 해석 프로그램의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 18은 변형예에 있어서의 처리 대상인 파형 데이터에 의해서 나타내지는 시간 파형을 나타내는 도면이다.
도 19는 일치도의 계산 대상인 양쪽의 파형 데이터에 의해서 나타내지는 시간 파형을 나타내는 도면이다.
도 20은 일치도의 계산 대상인 양쪽의 파형 데이터에 의해서 나타내지는 시간 파형을 나타내는 도면이다.
도 21은 일치도의 계산 대상인 양쪽의 파형 데이터에 의해서 나타내지는 시간 파형을 나타내는 도면이다.
도 22는 일치도 S와 그 보정값 Sc의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 23은 제어 장치(18)에 의해서 늘어놓아 표시된 일치도 화상 데이터(G_COM)와 보정 함수의 그래프(GP)의 이미지를 나타내는 도면이다.
도 24는 제어 장치(18)에 의해서 늘어놓아 표시된 일치도 화상 데이터(G_COM)와 보정 함수의 그래프(GP)의 이미지를 나타내는 도면이다.
도 25는 제어 장치(18)에 의해서 늘어놓아 표시된 일치도 화상 데이터(G_COM)와 보정 함수의 그래프(GP)의 이미지를 나타내는 도면이다.
도 26은 일치도의 계산 대상인 파형 데이터에 의해서 나타내지는 시간 파형을 나타내는 도면이다.
도 27은 일치도의 계산 대상인 파형 데이터에 의해서 나타내지는 시간 파형을 나타내는 도면이다.
도 28은 일치도의 계산 대상인 파형 데이터에 의해서 나타내지는 시간 파형을 나타내는 도면이다.
도 29는 일치도의 계산 대상인 파형 데이터에 의해서 나타내지는 시간 파형을 나타내는 도면이다.
도 30은 이동 일치도의 계산 대상인 파형 데이터에 의해서 나타내지는 시간 파형, 및 계산된 이동 일치도의 시간 변화를 나타내는 도면이다.
도 31은 이동 일치도의 계산 대상인 파형 데이터에 의해서 나타내지는 시간 파형, 및 계산된 이동 일치도의 시간 변화를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 설명에 있어서, 동일 요소 또는 동일 기능을 가지는 요소에는, 동일 부호를 이용하는 것으로 하고, 중복되는 설명은 생략한다.

도 1은 실시 형태의 해석 장치인 반도체 디바이스 검사 장치(1)의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 반도체 디바이스 검사 장치(1)는, 측정 대상의 피검사 디바이스(DUT: Device Under Test)인 반도체 디바이스(10)를 대상으로 광계측을 행함으로써, 반도체 디바이스(10)의 고장 발생 지점(불량 지점)의 특정 등의 해석을 행하기 위한 장치이다.

반도체 디바이스(10)로서는, 다이오드나 파워트랜지스터 등을 포함하는 개별 반도체 소자(디스크리트), 옵토일렉트로닉스 소자, 센서/액츄에이터, 혹은, MOS(Metal-Oxide-Semiconductor) 구조나 바이폴러 구조의 트랜지스터로 구성되는 로직 LSI(Large Scale Integration), 메모리 소자, 리니어 IC(Integrated Circuit) 등과, 그것들의 혼성 디바이스 등이 있다. 또한, 반도체 디바이스(10)는 반도체 디바이스를 포함하는 패키지, 복합 기판 등이어도 된다.

반도체 디바이스 검사 장치(1)는 광원(2)을 구비하고 있다. 광원(2)은 LED(Light Emitting Diode), SLD(Super Luminescent Diode) 광원 등의 인코히런트광원이나, 레이저 등의 코히런트 광원이다. 광원(2)은 제1 전원(3)에 의해서 동작되게 되어, 반도체 디바이스(10)에 조사되는 광을 출사한다. 광원(2)으로부터 출사된 광은, 프로브광용의 광파이버(5)를 통해서, 스캔 광학계(7)로 도광된다. 스캔 광학계(광 주사부)(7)는, 스캔 헤드(8) 및 렌즈계(9)를 가지고 있고, 광파이버(5)를 경유하여 도광된 광을 반도체 디바이스(10) 상의 원하는 위치에 2차원적으로 주사하도록 동작 가능하게 되어 있다. 또한, 스캔 광학계(7) 및 반도체 디바이스(10)는, 암상자(6) 내에 배치되어 있다.

광원(2)으로부터 출사된 광이 반도체 디바이스(10)에 조사되었을 때에 반도체 디바이스(10)에서 반사된 반사광은, 렌즈계(9)와 스캔 헤드(8)와 귀환광용의 광파이버(11)를 포함하는 광학계를 통해서, 광센서(광검출기)(12)로 도광된다. 광센서(12)는 제1 전원(3)과 개별로 마련된 제2 전원(13)에 의해서 동작되게 되어, 반사광을 검출하여 그 반사광의 강도 레벨을 나타내는 검출 신호를 출력한다. 예를 들면, 광센서(12)는 광전자 증배관, PD(Photo diode), APD(Avalanche Photo diode) 등의 광검출 소자를 포함한다. 광센서(12)는 앰프(14)를 통해서 제어 장치(18)와 전기적으로 접속되고, 광센서(12)로부터 출력되어 증폭된 검출 신호는, 제어 장치(18)에 입력된다. 제어 장치(18)는, 추가로, 빔 스캔 컨트롤러(21) 및 테스터 유닛(22)과 전기적으로 접속되어 있다. 제어 장치(18)는 시간적으로 연속해서 취득한 검출 신호에 기초하여 반사광의 광강도의 시간 파형을 나타내는 파형 데이터를 취득하고, 그 파형 데이터를 기초로 고장 해석을 행하여, 그 결과 얻은 고장 해석의 결과를, 디스플레이 등의 출력 디바이스 혹은 외부의 기억 매체 등을 향해서 출력한다.

빔 스캔 컨트롤러(21)는, 제어 장치(18)로부터의 지시 신호를 기초로, 광원(2) 및 스캔 광학계(7)를 제어한다. 테스터 유닛(22)은 테스터 또는 펄스 제너레이터 등으로 이루어지고, 제어 장치(18)로부터의 지시 신호를 기초로, 소정의 전기 신호(테스트 신호)를 반도체 디바이스(10)에 인가한다. 이것에 의해, 전기 신호가 인가된 상태의 반도체 디바이스(10)를 대상으로, 광원(2)으로부터의 광이 복수의 지점(위치)에 2차원적으로 주사되면서 그것에 따라 복수의 지점으로부터 발생한 반사광이 검출됨으로써, 반도체 디바이스(10)의 해석 처리가 실행된다.

다음으로, 제어 장치(18)의 구성에 대해 보다 상세하게 설명한다.

우선, 도 2를 참조하여 제어 장치(18)의 기능 구성에 대해서 설명한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(18)는, 기능적인 구성요소로서 데이터 판독부(23), 설정부(24), 계측부(취득 수단)(25), 계산부(계산 수단)(26), 화상 생성부(화상 생성 수단)(27), 및 해석부(해석 수단)(28)를 포함하여 구성되어 있다.

도 3은 제어 장치(18)의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(18)는 연산 장치(50) 및 그 외부에 접속된 키보드, 마우스, 디스플레이 장치, 데이터 판독 장치, 기억 매체용 드라이브 장치 등의 입출력 디바이스(106)에 의해서 실현되어 있다. 연산 장치(50)는, 물리적으로는, 프로세서인 CPU(Central Processing Unit)(101), 기록 매체인 RAM(Random Access Memory)(102) 또는 ROM(Read Only Memory)(103), 통신 모듈(104), 및 입출력 모듈(105) 등을 포함한 컴퓨터 등이며, 각각은 전기적으로 접속되어 있다. 상술한 제어 장치(18)의 각 기능부는, CPU(101) 및 RAM(102) 등의 하드웨어 상에 실시 형태의 해석 프로그램을 읽어들이게 함으로써, CPU(101)의 제어하에서, 통신 모듈(104), 및 입출력 모듈(105) 등을 동작시키는 것과 함께, RAM(102)에 있어서의 데이터의 읽어냄 및 기입을 행함으로써 실현된다.

이하, 제어 장치(18)의 각 기능부의 기능에 대해서 상세하게 설명한다.

데이터 판독부(23)는 외부로부터 DUT인 반도체 디바이스(10)의 마스크 레이아웃을 나타내는 데이터인 마스크 데이터를 읽어들이는 기능을 가진다. 여기서, 마스크 데이터는, 일반적으로, 반도체 디바이스(10)를 제조할 때에 필요한 포토마스크의 반도체 기판상의 레이아웃(형상 및 배치)을 나타내는 데이터이며, 반도체 디바이스(10)의 각 레이어마다 마스크의 레이아웃을 나타내는 스트림 데이터 형식의 데이터이다. 이와 같은 마스크 데이터는, 반도체 디바이스의 설계시에 설계자인 엔지니어에 의해 작성되어, 반도체 디바이스의 제조시에 제조자인 엔지니어에게 이용된다. 예를 들면, 마스크 데이터의 표준 포맷으로서는, GDS(Graphic Data System, 등록상표), OASIS(Open Artwork System Interchange Standard, 등록상표) 등을 들 수 있다. 데이터 판독부(23)는 반도체 디바이스(10)의 모든 레이어의 마스크 레이아웃을 포함하는 마스크 데이터를 읽어들여도 되지만, 적어도, 반도체 디바이스(10)의 게이트층 레이어의 마스크 레이아웃을 포함하는 마스크 데이터를 읽어들인다.

설정부(24)는 데이터 판독부(23)에 의해서 읽어들인 마스크 데이터를 참조하고, 마스크 데이터에 포함되는 게이트층 레이어의 마스크 레이아웃을 나타내는 폴리곤 데이터를 기초로, 반도체 디바이스(10)에 있어서의 고장 해석을 위한 광계측에 알맞은 혹은 광계측이 용이한 트랜지스터의 위치를 복수 탐색하고, 그 복수의 위치를 광계측의 대상의 위치로 설정한다.

도 4는 설정부(24)에 의해서 처리되는 마스크 데이터에 포함되는 폴리곤 데이터의 이미지를 나타내는 도면이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 폴리곤 데이터는, 반도체 디바이스(10)가 구축되는 반도체 기판의 외측 가장자리(60)를 기준으로 한 게이트층 레이어 상의 다각형의 마스크 패턴(61)의 형상 및 그 배치를 나타내고 있다. 통상은, 각 마스크 패턴(61)은, 외측 가장자리(60)의 일방향의 변(60A)을 따라서 복수열로 배열되어 있다.

이와 같은 폴리곤 데이터를 대상으로, 설정부(24)는, 게이트층 레이어 상의 각 마스크 패턴(61)에 있어서, 일방향에 따른 띠모양의 패턴(70)으로부터 일방향에 수직인 방향의 변(60B)을 따라서 2방향으로 연장되는 띠모양의 패턴(71)을 인식하고, 그 패턴(71)의 폭(W1)이 소정값 이하인 마스크 패턴(61)을 추출한다. 그리고, 설정부(24)는 추출한 각 마스크 패턴(61) 중 패턴(70, 71)을 기초로, 패턴(70)으로부터 2방향 중 어느 쪽으로 연장되는 패턴(71)의 갯수를 특정한다. 이때, 설정부(24)는 특정한 패턴(71)의 갯수를, 각 마스크 패턴(61)마다 리스트화하여, 제어 장치(18) 내의 RAM(102) 등의 메모리 내의 데이터베이스 내에 기억시킨다. 추가로, 설정부(24)는, 기억한 데이터베이스 내의 메모리를 참조함으로써, 패턴(70)으로부터 2방향으로 이어져서 연장되는 패턴(71)의 합계의 갯수를 특정하고, 특정한 합계의 갯수가 소정의 임계값 이하인 마스크 패턴(61)을 제외한다. 상기의 추출을 행함으로써, 설정부(24)는, 반도체 디바이스(10)의 반도체 기판을 기준으로 한 좌표계(이하, 기판 좌표계라고 함.)에 있어서, 상대적으로 구동 능력이 높은 트랜지스터의 위치에 대응하는 게이트층을 포함하는 마스크 패턴(61)의 위치를 탐색할 수 있다. 도 4에는, 설정부(24)에 의해서 최종적으로 추출된 마스크 패턴(61)을 사선으로 나타내고 있다.

또한, 설정부(24)는 탐색한 마스크 패턴(61)의 위치로부터, 예를 들면, 상대적으로 구동 능력이 높은 트랜지스터의 위치를 결정한다. 예를 들면, 설정부(24)는 추출한 마스크 패턴(61)에 있어서의 패턴(70)의 어느 양 단부(예를 들면 우하와 좌상) 또는 중심의 기판 좌표계에 있어서의 좌표를 트랜지스터의 위치로서 결정한다.

또한, 설정부(24)는, 추출한 복수의 트랜지스터의 위치를 기초로, 광계측의 위치를 복수 설정한다. 즉, 설정부(24)는 복수의 트랜지스터의 기판 좌표계의 좌표를, 빔 스캔 컨트롤러(21) 및 테스터 유닛(22)에서 다루어지는 좌표계(이하, 측정 좌표계라고 함.)의 좌표로 변환한다. 이 수법은, 기판 좌표계의 화상의 특징적인 패턴과 측정 좌표계의 대응하는 특징적인 패턴을 서로 대조하여, 좌표계를 서로 대응시킨다. 이 조작에 의해서 대응을 위한 변환 계수가 구해지고, 이 계수에 의해서 변환한 좌표를 광계측의 위치로 설정한다. 또한, 반도체 디바이스 검사 장치(1)는, 별도, 반도체 디바이스(10)의 2차원 화상을 취득하기 위한 CMOS 카메라, 또는 InGaAs 카메라 등의 촬상 장치를 내장해 두고, 촬상 장치를 이용하여 미리 취득된 반도체 디바이스(10)의 2차원 패턴 화상을 기초로, 트랜지스터의 좌표를 반도체 디바이스(10) 상에 있어서의 측정 좌표계의 좌표로 동적으로 변환해도 된다.

도 5에는, 설정부(24)에 의해서 측정 좌표계로 설정된 광계측의 위치의 이미지를 나타내고 있다. 설정부(24)에 의해서, 측정 좌표계에 있어서의 반도체 디바이스(10)의 반도체 기판(63)의 위치가 설정되고(도 5의 (a)부분), 측정 좌표계에 있어서, 반도체 기판(63) 상에서 복수의 광계측의 위치(64)가 설정된다(도 5의 (b)부분).

도 2로 되돌아와, 계측부(25)는, 설정부(24)에 의해서 설정된 광계측의 위치를 기초로, 빔 스캔 컨트롤러(21)를 제어하는 것과 동시에, 테스터 유닛(22)에 의한 전기 신호의 인가를 개시시킴으로써, 광계측을 실행시킨다. 구체적으로는, 계측부(25)는 빔 스캔 컨트롤러(21)에 대해서 광계측의 위치를 지시하기 위한 지시 신호를 출력하고, 반도체 디바이스(10)에 있어서의 광계측의 위치에 광을 조사시키면서 그 위치로부터의 반사광의 검출 신호를 출력시킨다. 한 지점의 광계측은, 반도체 디바이스(10)에 전기 신호를 인가하면서 소정 시간 계속된다. 또한, 계측부(25)는, 이와 같은 광계측을, 설정부(24)에 의해서 설정된 복수의 광계측의 위치마다 반복 실행한다. 또한, 계측부(25)는, 광계측에 의해서 얻어진 광계측의 위치마다의 검출 신호를 기초로, 광계측의 위치마다 반사광 강도의 시간 파형을 나타내는 파형 데이터를 취득한다.

도 6에는, 계측부(25)에 의해서 검출되는 반사광의 이미지를 나타내고 있다. 계측부(25)는 설정부(24)에 의해서 설정된 반도체 디바이스(10)의 반도체 기판(63) 상의 복수의 광계측의 위치(64)(도 6의 (a)부분)를 대상으로 광계측을 실행하고, 불량품인 반도체 디바이스(10)를 대상으로 하여 광계측을 실행하여 복수의 광계측의 위치에 대응하는 반사광 강도의 파형 데이터 D₁(t), D₂(t)를 취득한 후(도 6의 (b)부분), 양품인 반도체 디바이스(10)를 대상으로 하여 광계측을 실행하여 복수의 광계측의 위치에 대응하는 반사광 강도의 파형 데이터 D_A1(t), D_A2(t)를 취득한다(도 6의 (c)부분).

다시 도 2로 되돌아와, 계산부(26)는 계측부(25)에 의해서 취득된 불량품의 반도체 디바이스(10)를 대상으로 얻어진 광계측의 위치마다의 파형 데이터와, 계측부(25)에 의해서 취득된 양품의 반도체 디바이스(10)를 대상으로 얻어진 광계측의 위치마다의 파형 데이터를 이용하여, 파형 데이터 간의 일치도를 계산한다. 즉, 계산부(26)는 불량품의 반도체 디바이스(10)에 관한 하나의 위치의 파형 데이터와, 양품의 반도체 디바이스(10)에 관한 그 위치에 대응하는 위치의 파형 데이터 간에 있어서, 시간 파형의 진폭의 변화의 일치도를 계산한다. 또한, 계산부(26)는 2개의 파형 데이터 간에서의 일치도의 계산을, 서로 대응하는 복수의 위치에 관해서 반복한다. 화상 생성부(27)는 계산부(26)로 계산된 반도체 디바이스(10) 상의 복수의 위치마다의 일치도를 이차원 좌표 상에 매핑함으로써 일치도 화상 데이터를 생성한다.

도 7에는, 화상 생성부(27)에 의해서 생성되는 일치도 화상 데이터의 이미지를 나타내고 있다. 계산부(26)는 계측부(25)에 의해서 취득된 불량품의 반도체 디바이스(10)의 파형 데이터 D₁(t), D₂(t)(도 7의 (a)부분 및 (b)부분)과, 양품의 반도체 디바이스(10)의 파형 데이터 D_A1(t), D_A2(t)(도 7의 (c)부분 및 (d)부분)을, 동일한 광계측의 위치에 대응하는 데이터 간에 비교함으로써 일치도를 계산한다. 이때, 불량품의 반도체 디바이스(10)를 대상으로 한 광계측시의 측정 좌표계의 광계측의 위치와, 양품의 반도체 디바이스(10)를 대상으로 한 광계측시의 측정 좌표계의 광계측의 위치의 대응을 취할 때에는, 양자의 이미지 화상을 기초로 도출된 매칭 정보 등의 좌표 변환 정보를 이용하는 수법(국제공개 WO2015/098343호 공보 참조)이 적용된다. 또한, 이때, 반도체 디바이스(10)의 기판 좌표계의 좌표를 측정 좌표계의 좌표로 변환할 때에 이용한 절차를, 불량품의 반도체 디바이스(10)를 대상으로 한 광계측시의 측정 좌표계의 광계측의 위치와, 양품의 반도체 디바이스(10)를 대상으로 한 광계측시의 측정 좌표계의 광계측의 위치의 대응을 취할 때에 적용해도 된다. 추가로, 화상 생성부(27)는 반도체 디바이스(10) 상의 2차원 좌표 상에서, 각 광계측의 위치에 있어서의 파형 데이터의 일치도의 높낮이를 농담으로 나타내는 일치도 화상 데이터(G_COM)(도 7의 (e)부분)를 생성한다.

여기서, 계산부(26)에 의한 일치도의 계산 절차의 상세에 대하여 설명한다. 도 8 및 도 9에는, 계산부(26)의 처리 대상의 파형 데이터의 예를 나타내고 있다.

일치도의 계산 절차의 일례로서는, 계산 대상의 2개의 파형 데이터의 시간 파형에 있어서의 상승 및 하강의 타이밍이 일치하고 있는지를 평가하는 평가치를 일치도로서 계산하는 것을 들 수 있다. 예를 들면, 도 8의 (a)부분에 나타내는 시간 파형을 나타내는 파형 데이터 D₃(t)와, 도 8의 (b)부분에 나타내는 시간 파형을 나타내는 파형 데이터 D_A3(t)를 대상으로 했을 경우에는, 계산부(26)는, 각각의 데이터를 대상으로, 소정의 클록 사이클로 시간 파형에 있어서의 진폭이 소정의 임계값 Th1을 초과하고 있는지 여부를 판정하고, 그 판정 결과가 변화하는 변화 타이밍을 기록한다. 이 기록한 변화 타이밍은, 시간 파형의 상승 및 하강의 타이밍이 된다. 예를 들면, 도 8의 (a)부분에 나타내는 시간 파형에 있어서의 상승 및 하강의 타이밍은 변화 타이밍 t₁~t₈로 기록되고, 도 8의 (b)부분에 나타내는 시간 파형에 있어서의 상승 및 하강의 타이밍은 변화 타이밍 t_A1~t_A8로 기록된다.

그리고, 계산부(26)는 2개의 파형 데이터 간에 기록된 변화 타이밍의 차이가 일정한 시간 범위(예를 들면, 1클록 사이클) 이내인지 여부를 점수로 평가하고, 평가한 점수를 모든 변화 타이밍에 대해서 가산한다. 또한, 계산부(26)는 모든 변화 타이밍에 있어서의 가산 점수의 비율을 일치도로서 계산한다. 예를 들면, 도 8의 (a)부분 및 (b)부분에 나타내는 시간 파형의 예에 있어서는, 1회의 변화 타이밍이 일치하고 있는 경우에 점수 2로 카운트되고, 8개의 변화 타이밍에 대해서 5개의 변화 타이밍이 일치하고 있다고 평가되어, 일치도는, 2×5/(2×8)=62.5%로 계산된다.

이 계산 절차에 있어서는, EOP에 의한 파형 취득의 경우에는, 역위상의 시간 파형을 나타내는 파형 데이터를 대상으로 계산되는 일치도는 같은 값으로 하여 계산된다. 예를 들면, 도 8의 (a)부분에 나타내는 시간 파형을 나타내는 파형 데이터 D₃(t)와, 도 8의 (c)부분에 나타내는 파형 데이터 D_A3(t)의 시간 파형과 역위상의 시간 파형을 나타내는 파형 데이터 D_B3(t)를 대상으로 했을 경우를 생각한다. 이 파형 데이터 D_B3(t)를 대상으로 하여 기록되는 변화 타이밍 t_B1~t_B8은, 파형 데이터 D_A3(t)에 있어서의 변화 타이밍 t_A1~t_A8과 일치하고 있다. 그 때문에, 파형 데이터 D₃(t)와 파형 데이터 D_B3(t)를 대상으로 하여 계산되는 일치도는, 같은 값인 62.5%로 계산된다.

또한, 상기의 계산 절차에서 이용되는 임계값은 오퍼레이터가 임의의 값을 입력해도 되고, 처리 대상의 파형 데이터를 기초로 자동으로 설정되어도 된다. 예를 들면, 파형 데이터의 최대값 및 최소값의 중앙값을 최초의 임계값의 초기값으로 하고, 그 임계값으로 상하로 구분한 파형 데이터의 임계값 이상의 값의 평균값과, 임계값 이하의 값의 평균값의 평균을 제1 단계의 임계값으로서 계산한다. 여기서 임계값이 정해지는 경우도 있지만, 오퍼레이터가 그 임계값을 적당하지 않다고 판단했을 경우에는, 추가로, 같은 조작을 재차 또는 복수 회 반복함으로써 최종적인 임계값을 계산해도 된다.

또한, 일치도의 계산 절차의 다른 예로서는, 계산 대상의 2개의 파형 데이터의 시간 파형에 있어서 임계값과의 비교 결과를 복수 타이밍으로 계산하고, 그 복수의 타이밍에서의 비교 결과를 기초로 일치도를 계산하는 것을 들 수 있다. 예를 들면, 도 9의 (a)부분에 나타내는 시간 파형을 나타내는 파형 데이터 D₃(t)와, 도 9의 (b)부분에 나타내는 시간 파형을 나타내는 파형 데이터 D_A3(t)를 대상으로 했을 경우에는, 계산부(26)는, 각각의 데이터를 대상으로, 소정의 클록 사이클로 시간 파형에 있어서의 진폭이 소정의 임계값 Th1을 초과하고 있는지 여부를 판정하고, 그 판정 결과를 클록 사이클마다 기록한다. 예를 들면, 임계값 Th1을 초과하고 있는 경우에는 판정 결과 "1"로, 임계값 Th1을 초과하고 있지 않은 경우에는 판정 결과 "-1"로 기록한다. 이 기록한 판정 결과는, 시간 파형에 있어서의 진폭의 높낮이(변화)를 나타내는 것으로 된다. 예를 들면, 도 9의 (a)부분에 나타내는 시간 파형에 있어서의 클록 사이클마다의 판정 결과는, 시간순으로 "1", "1", "1", "-1"로 기록되고, 도 9의 (b)부분에 나타내는 시간 파형에 있어서의 클록 사이클마다의 판정 결과는, 시간순으로 "1", "1", "1", "-1"로 기록된다.

그리고, 계산부(26)는 2개의 파형 데이터 간에 기록된 판정 결과의 값을 곱한 다음에 모든 클록 사이클에서 가산하고, 가산한 값의 절대값을 계산한다. 또한, 계산부(26)는 모든 클록 사이클에 걸친 가산값의 절대값을 클록 사이클수로 나눈 결과를 일치도로서 계산한다. 예를 들면, 도 9의 (a)부분 및 (b)부분에 나타내는 시간 파형의 예에 있어서는, 모든 클록 사이클의 가산값=14로 계산되고, 클록 사이클수=20이므로, 일치도는, 14/20=70%로 계산된다.

이 계산 절차에 있어서는, 역위상의 시간 파형을 나타내는 파형 데이터를 대상으로 계산되는 일치도는 같은 값으로서 계산된다. 예를 들면, 도 9의 (a)부분에 나타내는 시간 파형을 나타내는 파형 데이터 D₃(t)와, 도 9의 (c)부분에 나타내는 파형 데이터 D_A3(t)의 시간 파형과 역위상의 시간 파형을 나타내는 파형 데이터 D_B3(t)를 대상으로 했을 경우를 생각한다. 이 파형 데이터 D_B3(t)를 대상으로 하여 기록되는 판정 결과 "-1", "-1", "-1", "1"은, 파형 데이터 D_A3(t)에 있어서의 판정 결과에 대해서 부호가 반전한 것으로 되어 있다. 그 때문에, 파형 데이터 D₃(t)와 파형 데이터 D_B3(t)를 대상으로 하여 계산되는 일치도는, 같은 값인 70%로 계산된다.

또한, 일치도의 계산 절차는 상술한 바와 같은 신호의 변화 타이밍을 비교하는 시계열 해석과 같은 수법으로 한정되지 않고, 파형의 상황에 따라서 적당한 다른 수법을 선택해도 된다. 예를 들면, 정상 상태와 이상 상태가 디바이스의 동작 주파수에 의해서 변화하는 샘플을 해석하는 경우에는, 같은 테스트 벡터의 구간에서도 클록 주파수가 달라, 비교해야 할 파형이 시간적으로 신축되는 일이 있다. 이 경우, 파형의 천이 타이밍 비교가 아니라, 시간폭을 맞추는 처리를 실행한 다음에 비교하는 것이 필요하게 된다. 이와 같이 파형의 비교에서는, 단순한 천이의 타이밍 비교 이외에, 필요에 따라서 동적으로 시간을 신축시키는 수법을 채용해도 된다.

다시 도 2로 되돌아와, 해석부(28)는, 화상 생성부(27)에 의해서 생성된 일치도 화상 데이터를 기초로, 불량품의 반도체 디바이스(10)의 불량 지점을 해석하고, 그 결과 취득한 해석 데이터를 출력한다. 즉, 해석부(28)는, 일치도 화상 데이터를 이용하여, 기판 좌표계에 있어서의 복수의 광계측의 위치를 추적하고, 불량의 가능성이 높은 위치를 추적에 의해서 특정한다. 그리고, 해석부(28)는 추적에 의해서 불량의 가능성이 높다고 특정된 위치와, 그 전후의 위치에 관하여, 불량품의 반도체 디바이스(10)를 대상으로 계측부(25)를 통해서 상세한 파형 데이터를 취득하여, 그 파형 데이터를 기판 좌표계에 있어서의 광계측의 위치를 나타내는 데이터와 함께 디스플레이 장치, 기억 매체, 외부 장치 등에 출력한다. 이와 같은 파형 데이터를 논리 시뮬레이션에 의해서 얻어진 파형 데이터와 비교함으로써, 불량 지점의 범위 축소가 가능하게 된다. 또한, 추적에 의해서 일치도 화상 데이터의 시야 밖으로 위치가 나와 버렸을 경우에는, 설정한 횟수만큼 추적을 계속하고, 그것으로도 시야 내로 돌아오지 않는 경우에는, 시야 내에서 최초로 벗어난 위치를 다음의 시야의 중심으로 설정하고 나서, 광계측의 위치의 설정, 광계측의 실행, 일치도 화상 데이터의 생성, 위치의 추적을 반복한다.

도 10에는, 해석부(28)에 의한 해석 대상의 일치도 화상 데이터의 일례를 나타내고 있다. 도 10에 나타내는 바와 같은 일치도 화상 데이터(G_COM)를 대상으로 하여, 해석부(28)는 추적을 개시하는 위치 P₀를 설정한다. 예를 들면, 위치 P₀로서는, 전체의 화상 상의 일치도가 비교적 낮은 왼쪽 하단 모서리의 광계측의 위치가 설정된다. 그리고, 해석부(28)는 그 위치 P₀로부터 연결되는 전기적인 접속 경로를 추정하고, 그 접속 경로의 신호 전달 방향에 대해서 거슬러 올라가도록(소상(遡上)하도록) 위치를 추적한다. 예를 들면, 해석부(28)는 위치 P₀, 위치 P₂, 위치 P₃, 위치 P₄, 위치 P₅의 순서로 신호 전달 방향에 대해서 소상하도록 위치를 검색한다. 이때, 위치 P₀에 연결되는 접속 경로 상에는 위치 P₁과 위치 P₂가 존재하고 있지만, 위치 P₀로부터 위치 P₁으로 향하는 방향이 신호 전달 방향이며, 위치 P₀로부터 위치 P₂로 향하는 방향이 신호 전달 방향에 대한 소상 방향이기 때문에, 위치 P₀로부터 위치 P₂로 위치가 추적된다. 또한, 위치 P₀에 대해서 소상 방향으로 연결되는 위치가 복수 존재하는 경우에는, 보다 일치도가 낮은 위치가 추적된다. 또한, 해석부(28)는 일치도가 소정의 임계값보다도 높게 되는 위치 P₆에 도달한 곳에서 추적을 정지한다. 이와 같이 하면, 반도체 디바이스(10)에 있어서의 불량인 신호 전달 경로를 추정하는 것이 가능하게 된다. 추적을 정지했을 때에는, 해석부(28)는 정지시의 위치의 직전 위치를 불량 가능성이 높은 지점으로서 특정한다.

여기에서는, 위치 추적의 루트의 후보인 접속 경로 및 그 경로 상에 있어서의 신호 전달 방향은, 반도체 디바이스에 관한 마스크 데이터로부터, 반도체 디바이스(10) 상에 구축되어 있는 전기 회로의 회로도를 작성하는 것에 의해 추정된다. 또한, 추적 정지를 결정하기 위한 임계값은 일치도의 분포 등으로부터 자동적으로 계산하여 설정해도 된다.

여기서, 해석부(28)에 의한 반도체 디바이스(10) 상의 전기 회로의 회로도의 작성 기능에 대해서 설명한다.

도 11은 마스터 데이터로부터 회로도를 작성하는 기능의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 해석부(28)는, 마스터 데이터에 의해서, 반도체 디바이스(10)에 있어서의 게이트층 레이어, 확산층 레이어, 메탈층 레이어, 콘택트, 및 스루홀 등의 레이아웃을 인식한다. 예를 들면, 도 11에 나타내는 바와 같이, n형 웰(80n) 및 p형 웰(80p) 상에 있어서의 p형 확산층(81p), n형 확산층(81n), 게이트층(71), 메탈층(82), 및 콘택트(83)의 레이아웃을 인식한다. 해석부(28)는, 그 인식 결과를 기초로, 확산층(81p, 81n)을 게이트층(71)이 가로지르고, 각각의 확산층에 콘택트(83)가 존재하는 영역을, 트랜지스터(84p, 84n)로 특정한다. 확산층(81p, 81n)이 p형인지 n형인지의 기술이 마스터 데이터에 포함되어 있으면, 트랜지스터(84p)가 PMOS(p-Channel Metal-Oxide Semiconductor)이며, 트랜지스터(84n)가 NMOS(n-Channel Metal-Oxide Semiconductor)인 것을 판별할 수 있다. 그와 같은 기술이 마스터 데이터에 포함되어 있지 않은 경우에는, 게이트층(71)의 중앙부를 가로지르는 패턴(70)(도 4)이 상하 중 어느 쪽으로 접근해 있는지에 따라서 PMOS인지 NMOS인지를 판별한다. 상세하게는, 패턴(70)으로부터 게이트층(71)의 선단까지의 길이가 긴 쪽을 PMOS, 짧은 쪽을 NMOS로 한다. 이때, PMOS, NMOS의 판별은, 콘택트(83)가 존재하는 위치에 의해서도 가능하게 된다. 또한, 해석부(28)는 PMOS측의 메탈층(82)이 전원 전압 Vdd에 접속되어 있고, NMOS측의 메탈층(82)이 그라운드 전압 Vss에 접속되어 있다고 판단한다.

해석부(28)는, 또한, 특정한 트랜지스터(84p, 84n)의 각 단자(콘택트(83))가 어디에 접속되어 있는지를 추적한다. 해석부(28)는 추적한 곳이 다른 트랜지스터의 단자이면 그것에 연결되어 있는 것을 인식한다. 각 단자의 접속처에 대해서는 게이트층(71)이 확산층(81p, 81n)에 연결되어 있는 곳까지 추적한다. 추적 결과, 해석부(28)는 도 11에 나타내는 바와 같은 회로도(85)를 작성한다. 추가로, 해석부(28)는 트랜지스터의 방향을 변경하여 성형함으로써 인버터의 회로도(86)를 작성한다. 이들 회로도에 있어서, 게이트층에 연결되어 있는 쪽의 단자를 입력 단자 I로 하고, 확산층에 연결되어 있는 쪽의 단자를 출력 단자 O로서 작성된다. 다만, 트랜스퍼 게이트의 회로도에 있어서는, 확산층에 연결되어 있는 단자가 입력 단자 I로서 작성되는 경우도 있다.

도 12, 도 13, 및 도 14는, 마스터 데이터로부터 해석부(28)가 작성하는 다른 회로도를 나타내고 있다. 이들 도면에 나타내는 바와 같이, 해석부(28)는, 마찬가지의 절차에 의해, 마스터 데이터로부터, NAND 회로의 회로도(87), NOR 회로의 회로도(88), 트랜스퍼 게이트의 회로도(89) 등을, 각각의 회로 블록 간의 입력 및 출력에 있어서의 접속 관계도 포함하여 작성한다. 다만, 해석부(28)는 도 11~14에 나타내는 바와 같은 상세한 회로도까지를 작성하지 않고, 회로 블록 간의 입력 및 출력 간의 접속 관계의 정보만을 작성해도 된다. 예를 들면, 도 15에 나타내는 바와 같이, 회로 블록 90A, 90B, 90C, 90D의 순서로 신호가 전달되는 것을 인식할 수 있으면, 일치도 화상 데이터에 있어서의 일치도를 기초로, 회로 블록 90D 내의 광계측의 위치 P_D, 회로 블록 90C 내의 광계측의 위치 P_C, 회로 블록 90B 내의 광계측의 위치 P_B, 회로 블록 90A 내의 광계측의 위치 P_A의 순서로 위치 추적이 이루어진다.

다음으로, 상술한 반도체 디바이스 검사 장치(1)의 광계측의 동작을 설명하는 것과 함께, 실시 형태에 따른 해석 방법의 흐름에 대해서 상술한다. 도 16은 반도체 디바이스 검사 장치(1)에 있어서의 광계측의 동작 절차를 나타내는 플로차트이다.

처음에, 반도체 디바이스 검사 장치(1)의 오퍼레이터로부터의 지시 입력에 의해 광계측이 개시되면, 제어 장치(18)의 데이터 판독부(23)에 의해서 반도체 디바이스(10)에 관한 마스크 데이터가 판독된다(스텝 S01). 다음으로, 제어 장치(18)의 설정부(24)에 의해서, 반도체 디바이스(10)에 있어서의 상대적으로 구동 능력이 높은 트랜지스터의 위치가 탐색된다(스텝 S02). 그 후, 반도체 디바이스 검사 장치(1)에 양품의 반도체 디바이스(10)가 세팅되고, 제어 장치(18)의 설정부(24)에 의해, 측정 좌표계에 있어서의 반도체 디바이스(10) 상의 광계측의 위치가 설정된다(스텝 S03). 그리고, 제어 장치(18)의 계측부(25)에 의해, 설정된 광계측의 위치를 대상으로 한 광계측의 실행이 제어되어, 광계측의 위치마다 반사광 강도의 파형 데이터가 취득된다(스텝 S04; 제1 계측 스텝).

다음으로, 불량품의 반도체 디바이스(10)가 반도체 디바이스 검사 장치(1)에 세팅되고, 제어 장치(18)에 의해, 양품의 반도체 디바이스(10)를 대상으로 한 광계측시의 측정 좌표계의 광계측의 위치와 불량품의 반도체 디바이스(10)를 대상으로 한 광계측시의 측정 좌표계의 광계측의 위치의 대응을 취하기 위한 좌표 변환 정보가 취득된다(스텝 S05). 그 후, 제어 장치(18)의 설정부(24)에 의해, 측정 좌표계에 있어서의 반도체 디바이스(10) 상의 광계측의 위치가 설정된다(스텝 S06). 그리고, 제어 장치(18)의 계측부(25)에 의해, 설정된 광계측의 위치를 대상으로 한 광계측의 실행이 제어되어, 광계측의 위치마다 반사광 강도의 파형 데이터가 취득된다(스텝 S07; 제2 계측 스텝).

추가로, 제어 장치(18)의 계산부(26)에 의해, 양품의 파형 데이터와 불량품의 파형 데이터를 기초로, 복수의 광계측의 위치마다의 일치도가 계산된다(스텝 S08; 계산 스텝). 그 후, 제어 장치(18)의 화상 생성부(27)에 의해, 계산된 일치도가 화상 좌표 상에 매핑된 일치도 화상 데이터가 생성된다(스텝 S09; 화상 생성 스텝).

다음으로, 제어 장치(18)의 해석부(28)에 의해, 일치도 화상 데이터를 대상으로, 위치 계측의 시작점이 설정되고, 그 시작점을 포함하는 영역의 회로도가 마스터 데이터를 기초로 작성된다(스텝 S10; 해석 스텝). 그 후, 해석부(28)에 의해, 일치도 화상 데이터 상에서 회로도를 이용하여 접속 경로 및 신호 전달 방향이 추정되면서 광계측의 위치가 추적된다(스텝 S11; 해석 스텝). 그리고, 해석부(28)에 의해, 추적 결과를 기초로 복수의 광계측의 위치가 설정되고, 그것들의 위치에 있어서의 상세한 반사광 강도의 파형 데이터가 취득된다(스텝 S12; 해석 스텝). 마지막으로, 해석부(28)에 의해, 취득된 상세한 파형 데이터와, 그것에 대응하는 기판 좌표계에 있어서의 광계측의 위치를 나타내는 데이터가 대응지어져 출력된다(스텝 S13).

다음으로, 도 17을 참조하여, 컴퓨터를 상기 반도체 디바이스 검사 장치(1)의 제어 장치(18)로서 기능시키기 위한 해석 프로그램을 설명한다.

해석 프로그램(P1)은 메인 모듈(P10), 데이터 판독 모듈(P15), 설정 모듈(P16), 계측 모듈(P17), 계산 모듈(P18), 화상 생성 모듈(P19), 및 해석 모듈(P20)을 구비하고 있다.

메인 모듈(P10)은 해석 동작을 통괄적으로 제어하는 부분이다. 데이터 판독 모듈(P15), 설정 모듈(P16), 계측 모듈(P17), 계산 모듈(P18), 화상 생성 모듈(P19), 및 해석 모듈(P20)을 실행함으로써 실현되는 기능은, 각각, 제어 장치(18)의 데이터 판독부(23), 설정부(24), 계측부(25), 계산부(26), 화상 생성부(27), 및 해석부(28)의 기능과 마찬가지이다.

해석 프로그램(P1)은, 예를 들면, CD-ROM, DVD 혹은 ROM 등의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 또는 반도체 메모리에 의해서 제공된다. 또한, 해석 프로그램(P1)은 반송파에 중첩된 컴퓨터 데이터 신호로서 네트워크를 통해서 제공되어도 된다.

상술한 반도체 디바이스 검사 장치(1)에 의하면, 불량품의 반도체 디바이스(10)와 양품의 반도체 디바이스(10) 사이에서의 대응하는 복수의 위치에 있어서의 광계측 결과인 파형 데이터의 일치도가 계산되고, 그 일치도가 좌표 상에 매핑된 일치도 화상 데이터가 생성된다. 또한, 그 일치도 화상 데이터를 기초로 불량품의 반도체 디바이스(10)의 불량 지점이 해석된다. 이것에 의해, 시간 파형의 일치도의 반도체 디바이스(10) 상의 분포를 기초로 불량 지점이 해석 가능하게 되므로, 불량 지점을 효율적으로 해석할 수 있다.

또한, 반도체 디바이스 검사 장치(1)에 있어서는, 일치도 화상 데이터를 이용하여 일치도가 비교적 낮은 좌표 상의 위치로부터 일치도가 비교적 높은 좌표 상의 위치까지 위치가 추적되는 것에 의해, 불량 지점이 특정된다. 이와 같이 함으로써, 고장의 원인으로 되어 있는 지점을 위치 추적에 의해서 해석할 수 있어, 보다 효율적으로 불량 지점을 특정할 수 있다.

또한, 반도체 디바이스(10)에 관한 마스크 데이터를 기초로 회로도가 작성되고, 회로도를 기초로 위치 추적의 루트가 결정된다. 이 경우, 회로도를 기초로 회로 블록 간의 신호 전달 방향을 가미하면서 위치 추적을 행할 수 있어, 확실하게 불량 지점을 특정할 수 있다.

추가로, 일치도 화상 데이터에 있어서의 일치도는, 파형 데이터 간의 시간 파형의 진폭 변화의 일치 정도로서 계산되어 있다. 이 경우, 반도체 디바이스(10)에 있어서의 불량 지점이 진폭 변화의 일치도를 이용하여 적절히 특정될 수 있다. 한편으로, 일치도 화상 데이터에 있어서의 일치도는, 파형 데이터 간의 상승 및 하강의 타이밍의 일치 정도로 해도 계산 가능하게 되어 있다. 이 경우에도, 용이하게 반도체 디바이스(10)의 불량 지점을 특정할 수 있다.

또한, 전기 신호가 입력되고 있는 불량품/양품의 반도체 디바이스(10)에 있어서의 복수의 위치에 광을 조사하고, 복수의 위치로부터의 반사광을 계측하여 파형 데이터가 취득되고 있다. 이것에 의해, 반도체 디바이스(10) 내의 복수의 위치를 대상으로 광조사에 따른 반사광을 계측함으로써, 용이하게 반도체 디바이스(10)의 불량 지점의 해석을 행할 수 있다.

이상, 본 발명의 여러 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니며, 각 청구항에 기재한 요지를 변경하지 않는 범위에서 변형하거나, 또는 다른 것에 적용한 것이어도 된다.

예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 불량품의 반도체 디바이스(10)와 양품의 반도체 디바이스(10) 사이에서의 대응하는 복수의 위치에 있어서의 광계측 결과인 파형 데이터의 일치도가 계산되고, 그 일치도가 좌표 상에 매핑되어 생성된 일치도 화상 데이터를 기초로 불량품의 반도체 디바이스(10)의 불량 지점이 해석되고 있었지만, 반드시 일치도 화상 데이터를 생성할 필요는 없다. 예를 들면, 복수의 위치에 있어서의 일치도의 리스트를 생성하고, 일치도가 낮은 순서로 소트하여 표시시킨 리스트를 기초로 반도체 디바이스의 불량 해석을 행해도 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 반드시 광원(2)을 구비할 필요는 없고, 반도체 디바이스(10)를 대상으로 한 광계측은, 광계측의 위치에 있어서의 발광을 계측함으로써 행해져도 된다. 예를 들면, 반도체 디바이스 검사 장치(1)에 있어서는, 전기 신호가 입력되고 있는 상태의 불량품의 반도체 디바이스(10) 및 양품의 반도체 디바이스(10)를 대상으로 하여, TRIEM에 의한 광계측이 실행되어도 된다. TRIEM에 의하면, 불량품의 반도체 디바이스(10) 및 양품의 반도체 디바이스(10) 내의 트랜지스터에 있어서, 게이트 전압이 하이 전압과 로우 전압의 사이에서 천이하는 타이밍에 소스-드레인 간을 주행하는 핫 캐리어에 따른 발광이 검출된다.

다만, TRIEM에 의한 광계측을 행하는 기능이 실장된 반도체 디바이스 검사 장치(1)에 있어서는, 계측부(25)에 의해서 취득된 발광 강도의 파형 데이터에는, 트랜지스터의 발광 타이밍에서의 스파이크가 포함되기 때문에, 다음과 같이 하여 일치도를 계산하는 기능을 가진다.

도 18에는, 변형예에 따른 제어 장치(18)에 있어서, 대응하는 광계측의 위치를 대상으로 한 TRIEM에 의한 광계측에 의해서 취득되는 발광 강도의 파형 데이터의 일례를 나타내고 있다. 도 18의 (a)부분에 나타내는 바와 같이, 불량품의 반도체 디바이스(10)에 관해서는, 복수의 시각 t_C1, t_C2, … t_CN(N은 정수)의 발광 타이밍에서 스파이크가 관측되고, 도 18의 (b)부분에 나타내는 바와 같이, 양품의 반도체 디바이스(10)에 관해서는, 복수의 시각 t_D1, t_D2, … t_DM(M은 정수)의 발광 타이밍에서 스파이크가 관측된다. 이와 같은 파형 데이터를 대상으로 하여, 제어 장치(18)의 계산부(26)는, 도 18의 (c)부분에 나타내는 바와 같이, 파형 데이터의 진폭을 소정의 임계값 Th2와 비교함으로써, 각각의 파형 데이터에 있어서의 스파이크의 발생 타이밍 t_C1, t_C2, … t_CN, t_D1, t_D2, … t_DM을 복수 검출한다. 이때, 계산부(26)는, 임계값 Th2를 초과하는 시각이 연속되었을 경우, 중심 시각을 스파이크의 발생 타이밍으로서 검출하고, 임계값을 Th2를 초과하는 시각이 소정 시간 계속되지 않는 경우에는 노이즈로서 무시한다.

그리고, 본 변형예에 따른 계산부(26)는, 한쪽의 파형 데이터에 있어서 검출한 발생 타이밍 t_C1, t_C2, … t_CN과, 다른 쪽의 파형 데이터에 있어서 검출한 발생 타이밍 t_D1, t_D2, … t_DM의 사이에서 각각의 시각의 일치/불일치를 평가하고, 그 평가 결과의 값을 기초로 일치도를 구한다. 예를 들면, 계산부(26)는 일치/불일치에 대해서 평가점 "1"/"0"을 주어, 전체의 발생 타이밍의 평가 횟수에 대한 합계의 평가점의 비율을 구하여 일치도로 해도 된다. 이 때의 발생 타이밍의 일치/불일치의 평가는, 측정계의 지터의 영향을 제거하기 위해서, 발생 타이밍의 차이가 측정계의 클록 주기의 절반 등의 소정 기간 이하이면 일치로 평가하도록 행해져도 된다.

상술한 실시 형태의 계산부(26)에 있어서의 파형 데이터 간의 일치도의 계산 방법에 대해서는, 상기의 수법 이외에도, 상관 계산을 이용한 하기의 수법을 채용하는 것이 가능하다. 여기서, 한쪽의 파형 데이터를 복수의 시간 타이밍의 시계열 데이터 x(k)(k는 1부터 N까지의 자연수)로 하고, 다른 쪽의 파형 데이터를 복수의 시간 타이밍의 시계열 데이터 y(k)(k는 1부터 N까지의 자연수)로 한다. 여기서 x(k)와 y(k)는 각각의 평균값을 중심값으로 한 데이터로 되어 있다.

우선, 하기 식(1)에 나타내는 바와 같이, 각각의 시간 타이밍 k에 있어서 양쪽의 파형 데이터가 곱셈되고, 곱셈값이 시간 타이밍 k=1~N까지 가산되어 상관값 R이 구해진다.

그리고, 하기 식(2)~(3)에 나타내는 바와 같이, 상관값 R이 각 파형 데이터의 제곱합의 제곱근으로 나눗셈되고, 그 절대값이 일치도 S로서 구해진다. 이들 계산식에 의해 파형의 크기가 차이가 있는 경우라도 값이 정규화되어, 일치도 S의 최대값은 1이 된다. 여기서, 절대값이 구해지고 있는 것은, EOP 파형은 조건에 따라서 반전되는 경우가 있기 때문에, 파형이 반전된 경우의 일치도도 높은 값으로서 구하기 위함이다. 또한, 일반적인 상관계수의 계산식은, 식(2)로부터 절대값의 기호를 뺀 식으로 나타내진다.

또한, 상기에서는 EOP의 파형 데이터의 평균값을 중심값으로 한 데이터를 사용했지만, 일반적인 데이터의 경우에는, 하기 식(4)와 같이, 파형 데이터 x(k), y(k)의 평균값;

를 이용하여 일치도 S가 계산되어도 된다.

도 19 ~ 도 21에는, 각각, 일치도 S의 계산 대상인 양쪽의 파형 데이터에 의해서 나타내지는 시간 파형을 나타내고 있다. 도 19의 (a)부분 및 (b)부분에 나타내는 2개의 파형 데이터는, 서로 완전하게 일치한 파형에 대해서 노이즈 요소 0.2로 노이즈가 더해진 시간 파형을 가진다. 이 「노이즈 요소가 더해진 파형」이란, 파형의 높이 ±1에 대해서, 그 수치의 폭의 난수를 더한 파형인 것을 말한다. 이들 파형 데이터를 대상으로 상기 식(4)를 이용하여 일치도가 계산되었을 경우에는, 일치도 S=0.997로 계산된다. 도 20의 (a)부분 및 (b)부분에 나타내는 2개의 파형 데이터는, 서로 완전하게 일치한 파형에 대해서 노이즈 요소 2.0으로 노이즈가 더해진 시간 파형을 가지고, 이것들을 대상으로 했을 경우에는 일치도 S=0.734로 계산된다. 도 21의 (a)부분 및 (b)부분에 나타내는 2개의 파형 데이터는, 서로 완전하게 일치한 파형에 대해서 노이즈 요소 4.0으로 노이즈가 더해진 시간 파형을 가지며, 이것들을 대상으로 했을 경우에는 일치도 S=0.402로 계산된다. 즉, 상관계수에 의한 계산에서는, 파형에 중첩되는 노이즈가 일치도에 영향을 주게 된다. 노이즈는 파형 취득시의 장치나 샘플, 혹은, 주변기기의 상황에 따라서 차이가 있어, 일괄적으로 임계값을 마련하여 일치도의 높낮이를 구분하면 판단을 잘못한다. 이 때문에, 어떤 보정 계산이 필요하게 된다.

이번에, 이 보정 계산의 방법으로서 Sigmoid 보정을 채용하는 것으로 했다. Sigmoid 보정은 하기 식(5)에 나타내는 Sigmoid 함수를 사용한 보정 방법이다.

상기 식(5)에 의한 보정 이외에도 일치도가 상대적으로 높은 상황에서는 γ보정도 채용할 수 있어, 일치도 S는 각종 보정 방법에 따라 보정되어도 된다. 그러나, γ보정에서는 보정의 플렉시빌리티(flexibility)가 충족되지 않는 경우도 있어, 보다 유효한 보정으로는 Sigmoid 함수의 적용이 바람직하다. 상기 식(5) 중, 값 S는 보정전의 일치도이며, 값 Sc는 보정된 일치도를 나타내고 있다. 또한, 상기 식(5) 중의 Sigmoid 함수에는 파라미터로서는 게인 a와 임계값 h가 포함되어 있다. 게인 a는 어느 정도 급격하게 보정값을 변화시킬지를 나타내는 값이며, 임계값 h는 어디부터 보정값이 변화하는지를 나타내는 값으로 되어 있고, 이 보정식을 적용할 때에는, 적당한 게인 a와 임계값 h가 미리 설정된다.

식(5)에 포함되는 파라미터의 설정 방법으로서는 이하의 방법을 적용할 수 있다. 우선, 취득되는 파형이 일치하고 있는 것을 알고 있는 지점의 파형 데이터를 양품과 불량품 양쪽을 대상으로 취득해 둔다. 이 지점으로서는, 예를 들면, 클록 버퍼와 같이 EOP 파형의 취득이 용이하고, 확실히 동작하고 있는 지점이 선택되면 된다. 이와 같이 하여 취득된 파형 데이터를 대상으로 계산되는 일치도 S라도 노이즈의 영향으로 저하되고 있다. 계산되는 일치도 S가 예를 들면 0.5였을 경우, 실제의 파형의 일치도는 높은 것이 상정되기 때문에, 보정 후의 일치도 Sc가 높은 값(예를 들면, 0.95)이 되도록 파라미터가 설정된다. 또한, 상기 식(5)는, 하기 식(6)과 같이 변형할 수 있다.

여기서, 게인 a를 30으로 하고, 일치도 S가 0.5로 계산될 때에 보정값 Sc가 0.95로 되도록 하는 조건을 설정하면, 그 조건에서는 임계값 h가 0.40으로 결정될 수 있다. 도 22에는, 이와 같은 조건으로 파라미터가 결정된 일치도 S와 보정값 Sc의 관계를 나타내고 있다. 이 관계에 있어서는, 보정전의 일치도 S=0.5에 대한 보정값 Sc=0.95의 값으로부터, 보정값 Sc가 일치도 S의 저하 방향에 있어서 급격하게 변화한다. 이것에 의해, 파형의 변화에 민감한 보정값 Sc가 계산되게 된다. 이때, 게인 a=30으로 설정되어 있지만, 이 값도 다음의 방법에 의해서 적절한 값으로 설정된다.

즉, 게인 a의 설정 방법으로서는, 다음에 나타내는 방법을 채용할 수 있다. 여기에서는, 일치도 화상 데이터(G_COM)를 이용하여 일치도 화상을 디스플레이 장치의 화면에 표시시킨 상태로, 예를 들면, 일치도 화상 상에 스크롤바를 마련하여, 스크롤바를 유저에게 조작하게 함으로써 게인 a의 값을 변화시키는 기능을, 제어 장치(18)에 갖추게 한다. 추가로, 변동하는 게인 a에 대응하여 계산된 일치도를 기초로 리얼타임으로 취득되는 일치도 화상과, 일치도 S와 보정값 Sc의 관계를 나타내는 보정 함수의 그래프(GP)를 나란히 표시시키도록 하는 기능도, 제어 장치(18)에 구비시킨다. 예를 들면, 일치도가 높으면 명도가 높고, 일치도가 낮으면 명도가 낮게 되도록 일치도 화상을 표시시킨다. 이 보정 함수의 그래프의 표시 기능은, 일치도 S의 변화의 범위를 예를 들면 망점 등으로 표시시키는 기능도 포함하고 있다. 이와 같은 기능에 의해, 예를 들면, 게인 a가 적정한 값보다 작은 값으로 설정되었을 경우에는 일치도 화상의 각 점이 동등한 높은 일치도를 나타내어, 모든 점이 밝게 표시된다(도 23). 반대로 게인 a가 적정한 값보다 큰 값으로 설정되었을 경우에는, 모든 점이 어둡게 표시된다(도 24). 이와 같이, 게인 a가 너무 커도 너무 작아도, 일치도의 변화를 명확하게 확인하는 것이 곤란하다. 한편, 게인 a가 적정한 값으로 조정되었을 경우에는, 일치도의 차이를 명확하게 확인할 수 있다(도 25). 이 때의 보정 함수의 그래프(GP)는 일치도 S가 변화하고 있는 범위가 보정 함수의 변화의 큰 범위에 들어가 있다. 이와 같은 제어 장치(18)의 기능을 이용하여, 유저에게 게인 a의 값을 변화시키면서 일치도 화상 및 보정 함수의 그래프를 확인하게 함으로써, 게인 a를 적정한 값으로 설정되게 할 수 있다. 또한, 임계값 h는, 게인 a의 변화에 따라서, 파형이 일치하고 있는 지점에 관해서 계산된 일치도(예를 들면, 0.8)가 미리 설정된 높은 보정값(예를 들면, 0.95)으로 보정되도록, 상기 식(6)에 따라서 계산 및 설정된다.

상기 일치도의 계산 방법 및 파라미터 설정 방법을 이용한 처리의 예에 대해서 설명한다.

도 26의 (a)부분 및 (b)부분에는, 취득되는 파형이 일치하고 있다고 알고 있는 2개의 지점을 대상으로 취득된 2개의 파형 데이터의 시간 파형을 나타내고 있다. 이들 파형 데이터를 대상으로 처리한 바, 일치도 S=0.964로 계산되었다. 보정 후의 일치도 Sc=0.95로 되고, 또한, 일치도 S가 변화하고 있는 범위가 보정 함수의 변화가 큰 범위에 들어가도록 파라미터를 결정한 결과, 게인 a=15, 임계값 h=0.768로 계산되었다.

상기와 같이 조정된 파라미터를 이용하여 일치도를 계산했다. 도 27의 (a)부분에는, 일치도의 계산 대상인 한쪽의 파형 데이터의 시간 파형을 나타내고, 도 27의 (b)부분~(f)부분에는, 각각, 일치도의 계산 대상인 다른 쪽의 파형 데이터의 시간 파형으로서, 한쪽의 파형 데이터에 대해서 같은 파형, 반전한 파형, 1개의 산이 소실된 파형, 도중에 지연이 발생한 파형, 도중에 신호가 정지한 파형을 나타낸다. 도 27의 (b)부분~(f)부분을 대상으로 계산한 보정전의 일치도 S는, 각각, 0.877, 0.971, 0.787, 0.300, 0.410으로 계산되어, 파형의 변형 정도가 높아짐에 따라서, 일치도가 저하되고 있다. 또한, 여기서 반전 파형은 통상에서는 일치도가 낮다고 추측되는 파형이지만, EOP 해석에 있어서는 초점 설정에 따라서는 비교적 용이하게 파형이 반전되는 일이 있다. 그 때문에, 반전 파형에 대해서도 높은 일치도로 되도록, 일치도 계산에서는 절대값을 계산하도록 하고 있다. 이것은, 전술한 대로이다. 일치도 S의 변화가 파형의 변화에 비해 완만하기 때문에, 일치도 S에 상술한 Sigmoid 함수를 이용한 보정이 행해지고 있다. 그 결과, 각각의 일치도 S는, 0.836, 0.954, 0.570, 0.001, 0.005로, 분명하게 파형이 변화하고 있는, 1개의 산이 소실된 파형, 도중에 지연이 발생한 파형, 도중에 신호가 정지한 파형에 대해서는, 낮은 일치도 Sc로 보정되고 있다. 이것을 일치도 화상으로 변환했을 때의 인식이 용이하게 되어, 일치도의 보정에 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다.

상기의 실시예에서는, 도 23, 도 24, 및 도 25에 나타낸 바와 같이, 일치도 맵을 눈으로 확인하면서, 게인 a를 정했지만, 계산만으로 게인과 임계값 h를 정하는 방법도 적용 가능하다. 예를 들면, 원래의 일치도의 최대값을 S(max), 최소값을 S(min)로 한다. 이에 대해서, Sigmoid 보정 후에 최대의 일치도로 설정하는 값을 S(high), 최소의 일치도로 설정하는 값을 S(low)로 한다. 예를 들면, S(high)=0.95, S(low)=0.05로 하는 것과 같은 값으로 된다. 임계값 h는 식(6)으로 나타내지지만, 이것은 S(max), S(high)와 S(min), S(low)의 조합으로도 같게 된다. 즉, 하기 식(7)이 성립한다.

상기 식(7)로부터 계산하면 게인 a는 하기 식(8)로 나타내진다.

여기서, S(high)=1-S(low), 즉, 0과 1로부터 설정하는 최소의 일치도와 최대의 일치도가 같은만큼 벗어나 있다고 하면, 상기 식(8)은 하기 식(9)로 변환된다.

이와 같이 최대의 일치도와 최소의 일치도를 설정함으로써, 게인 a와 임계값 h가 정해지게 된다. 이와 같은 방법이면, 처음에 얼마만큼의 범위를 일치도의 설정 범위인지 정해 두면, Sigmoid 보정은 자동적으로 계산할 수 있어, 유효한 방법이라고 할 수 있다.

다음으로, 상술한 일치도의 계산 방식의 다른 효과에 대해서 기술한다. 근래에는, 디바이스 룰이 진보함으로써 트랜지스터 치수가 축소되고 있다. 한편, EOP 해석에 사용하는 레이저의 집속 스팟 지름은, 고체 침지 렌즈(Solid immersion lens)로 불리는 특수 형상의 렌즈의 적용이 진행되어, 축소되고 있지만, 그것에는 물리적인 한계가 있어, 디바이스의 치수 축소에 완전하게 추종하는 것은 불가능하게 되고 있다. 그 경우, 레이저 스팟에 복수의 트랜지스터가 포함되는 상황으로 되어, EOP의 파형 신호가 혼선된다. 그 경우, 신호의 임계값을 설정하여, 그 임계값을 가로지르는 신호의 타이밍을 사용하여 일치도를 계산하도록 하는 방법에서는, 혼선이 발생된 신호를 대상으로 한 일치도 계산의 신뢰성이 저하되게 된다. 한편, 상술해 온 상관 계산을 이용한 일치도의 계산 방식에 있어서는, 혼선이 발생한 파형이라도, 양품과 불량품에서 같은 위치로부터 파형 데이터를 취득하고 있는 한은, 혼선에 의해서 일치도 계산이 영향을 받는 일은 없다. 일례로서, 도 28의 (a)부분에 나타내는 파형 데이터와, 도 28의 (b)부분~(e)부분에 나타내는 파형 데이터로서, (a)부분에 나타내는 파형 데이터의 파형에 대해서, 동일한 파형, 1개의 골이 소실된 파형, 2개의 골이 소실된 파형, 및 3개의 골이 소실된 파형 간에 일치도 S를 계산하면, 0.969, 0.898, 0.827, 0.755로 계산된다. 또한, 이것들을 Sigmoid 함수로 보정하면, 각각, Sc=0.950, 0.526, 0.061, 0.004로 되어, 일치도의 변화를 명확하게 식별할 수 있다. 이와 같이 혼선된 파형에 대해서도 본 계산 방법은 유효하다고 할 수 있다.

상술한 일치도의 계산 방법은 유효한 방법이며, 시간 영역 전역에 걸쳐서 파형의 변화가 비교적 큰 경우에 적용할 수 있다. 한편으로, 실제의 파형 데이터에서는, 대부분의 시간대에서는 같은 파형이 계속되어, 한정된 범위의 시계열 데이터의 데이터 포인트에 파형의 상위가 양품과 불량품에서 발생하는 것과 같은 경우도 있다. 이것은, 일반적으로 펑션 불량으로 불리는 불량에 있어서 발생하여, 긴 테스트 패턴의 마지막에만, 양품과 불량품 사이에서의 파형의 변화가 관찰된다. 예를 들면, 도 29의 (a)부분 및 (b)부분에 각각 나타낸 바와 같은 양품 및 불량품을 대상으로 한 파형 데이터 간에는, 파형의 최후 쪽의 시간 타이밍 T₁₁에 있어서 불량품의 파형에 하강의 둔해짐이 발생하고, 파형의 최후 쪽의 시간 타이밍 T₁₂에 있어서 파형의 지연이 발생할 수 있다. 이와 같은 상황에도 대응할 수 있는 일치도의 계산 방법이 행해지는 것이 바람직하다. 그래서, 상기의 일치도의 계산 수법은, 다음과 같은 방법으로 변경되는 것도 바림직하다.

즉, 이 일치도 계산 방법에서는, 사용하는 계산식은 상술한 계산식과 같은 것으로 하고, 두 개의 파형 데이터의 값 모두를 사용하여 일치도를 계산하는 것이 아니라, 그 중의 일부를 골라내어 일치도 계산을 실시한다. 상세하게는, 일치도 SS(m)을 하기 식(10);

을 이용하여 계산한다(이 값 SS를 이동 일치도라고 부른다.). 이동 일치도 SS(m)은, k=i부터 k=j(i,j는 자연수)까지의 파형 데이터의 데이터 포인트로부터 일치도를 계산한 값이다. 이 일치도의 계산식은, 전체의 파형 중에 매몰될 가능성이 있는, 한정된 시간 범위의 데이터 포인트의 파형의 불일치를 추출하는 수법으로서 유효하다. 상기 식(10) 중, 변수;

은, 시계열 데이터 x(k), y(k)의 데이터 포인트 i부터 j까지의 평균값을 나타낸다.

상기의 이동 일치도의 계산을 이용한 처리의 예에 대해서 설명한다.

우선, 노이즈 성분을 포함한 파형에 대해서 이동 일치도 SS를 계산한 예를 나타낸다. 도 30의 (a)부분에 양품의 파형 데이터에 대응하는 파형을 나타내고, 도 30의 (b)부분에 불량품의 파형 데이터에 대응하는 파형을 나타내며, 도 30의 (c)부분에는 이들 파형 데이터를 대상으로 계산한 일치도 SS의 변화를 나타내고, 도 30의 (d)부분에는 (c)부분의 파형의 일부를 시간적으로 확대한 파형을 나타내고 있다. 이들 파형 데이터는 제어 장치(18)의 계측부(25)가 취득할 수 있는 최대의 데이터 포인트수인 2¹⁹=524,288포인트의 시계열 데이터로 구성되어 있다. 이 예에서는, 파형 데이터의 파형의 패턴 사이클의 길이 T_CY는 2¹⁵=32,768로 하고 있고, 16 사이클의 하이 파형 및 로우 파형이 반복되는 것으로 했다. 불량품의 파형은, 양품의 파형에 대해서 마지막 패턴 사이클의 하강을 패턴 사이클의 1/16에 상당하는 지연 시간 T_DE만큼 지연시킨 것으로 했다. 이와 같은 파형 데이터를 대상으로 일치도 S를 계산하면, 0.744가 되었다. 일치도 S에는 노이즈 성분에 의한 저하가 보여지고 있지만, 노이즈 성분을 뺀 보정값 Sc를 계산하면 일치도가 0.992가 되어, 일치도의 저하는 작게 추측되었다. 이에 대해서, 이동 일치도 SS를 계산하면, 데이터 포인트의 마지막 부근에 일치도의 저하가 확인되었다. 일치도의 저하는, 양품의 파형과 불량품의 파형 간에 불일치가 발생하고 있는 2개의 타이밍에서 발생하고 있는 것이 추측된다. 여기서, 2개의 타이밍이란, 양품의 파형은 하강되어 있지만 지연되고 있는 불량품의 파형은 하이 상태를 유지하고 있는 타이밍과, 양품의 파형은 로우 상태로 자리잡고 있지만 지연되고 있는 불량품의 파형은 하강하고 있는 타이밍이다. 이와 같이 이동 일치도 SS의 계산을 적용함으로써, 파형 중의 한정된 범위의 데이터 포인트에서 변화하고 있는 불량품의 파형을 해석하는 것이 가능하게 된다.

도 31의 (a)부분에 양품의 파형 데이터에 대응하는 파형을 나타내고, 도 31의 (b)부분에 불량품의 파형 데이터에 대응하는 파형을 나타내며, 도 31의 (c)부분에는 이들 파형 데이터를 대상으로 계산한 일치도 SS의 변화를 나타내고 있다. 이 예에서는, 불량품의 파형은, 양품의 파형에 대해서, 중앙 부근의 타이밍에서 패턴 사이클의 1/16에 상당하는 지연 시간 T_DE만큼 타이밍이 지연되고, 그 이후에는 타이밍의 지연이 지속되고 있다. 이와 같은 파형 데이터를 대상으로 하여 계산된 이동 일치도 SS는, 처음에 타이밍이 어긋난 시점에서 저하하고, 그 이후에는 타이밍이 어긋나 있는 각 시점에서 저하되고 있는 것을 알 수 있다. 이 예에서는, 처음에 일치도가 저하된 타이밍이 불량의 발생 타이밍이라고 인식할 수 있다. 또한, 같은 파형 데이터를 대상으로 전체의 파형 데이터를 이용하여 일치도 S를 계산했을 경우, 그 값은 0.657로 계산되고, 노이즈 성분을 뺀 보정 후의 일치도 Sc는 0.875로 계산된다. 이와 같이, 불일치의 타이밍이 한 지점 밖에 존재하지 않는 도 30의 예와 비교하면 일치도의 저하는 크지만, 일치도의 저하는 충분하지 않아, 불일치한다는 것의 인식은 곤란하다고 할 수 있다. 한편, 이동 일치도의 계산을 적용했을 경우, 데이터 포인트 중의 일부의 불일치를 비교적 용이하게 인식하는 것이 가능한 것과 함께, 불일치가 발생한 타이밍도 확인할 수 있는 메리트가 있다. 이 수법에서 취득한 정보를 일치도 맵에 표시하는 방법은 몇가지 있으며, 예를 들면, 일치도의 저하를 검출한 타이밍 주변의 시간대에 대해서 일치도 맵을 작성하고, 그 중에서 각 점의 일치도 변화의 유무를 확인하는 방식을 생각할 수 있다.

상술한 계산 방법에서는, 취득되는 파형 데이터를 처리하는 일 없이, 일치도 계산을 실시하고 있지만, 파형 데이터에 일정한 처리를 가한 다음에 일치도 계산을 실시하는 것도 가능하다. 일정한 처리란 예를 들면, 이동 평균 필터, 메디안 필터, 웨이블릿 필터를 거치는 것과 같은 처리의 것을 말한다. 그 경우, 노이즈의 영향을 저감시킬 수 있다. 그 한편으로, 처리의 선택에 따라서는 세밀한 신호 동작을 둔화시킬 가능성도 있어, 적절한 처리와 그 파라미터를 선택할 필요가 있다. 이들 처리는, 상술한 시간 파형의 값에 일정한 임계값을 마련하여 시간 파형이 임계값을 가로지르는 타이밍을 검출하는 수법에 있어서는, 적절한 타이밍을 추출하기 위해서 유효하다.

상기 실시 형태에 있어서는, 상기 계산 스텝에 의해서 계산된 복수의 위치마다의 일치도를 좌표 상에 매핑하여 일치도 화상 데이터를 생성하는 화상 생성 스텝을 더 구비하고, 상기 해석 스텝에서는, 상기 일치도 화상 데이터를 기초로 상기 제1 또는 제2 반도체 디바이스 중 어느 것의 불량 지점을 해석하는 것이 바람직하다. 상기 다른 측면에 있어서는, 상기 제어 장치는, 상기 계산 수단에 의해서 계산된 복수의 위치마다의 일치도를 좌표 상에 매핑하여 일치도 화상 데이터를 생성하는 화상 생성 수단을 더 가지며, 상기 해석 수단은, 상기 일치도 화상 데이터를 기초로 상기 제1 또는 제2 반도체 디바이스 중 어느 것의 불량 지점을 해석하는 것이 바람직하다. 이 경우, 시간 파형의 일치도가 좌표 상에 매핑된 화상 데이터를 기초로 불량 지점이 해석되므로, 불량 지점을 보다 효율적으로 해석할 수 있다.

또한, 해석 스텝에서는, 일치도 화상 데이터를 이용하여, 일치도가 비교적 낮은 좌표 상의 위치로부터, 일치도가 비교적 높은 좌표 상의 위치까지 위치를 추적함으로써, 불량 지점을 해석하는 것이 바람직하다. 해석 수단은, 일치도 화상 데이터를 이용하여, 일치도가 비교적 낮은 좌표 상의 위치로부터, 일치도가 비교적 높은 좌표 상의 위치까지 위치를 추적함으로써, 불량 지점을 해석하는 것이 바람직하다. 이 경우, 고장의 원인으로 되고 있는 지점을 위치 추적에 의해서 해석할 수 있어, 보다 효율적으로 불량 지점을 특정할 수 있다.

또한, 해석 스텝에서는, 제1 반도체 디바이스 및 제2 반도체 디바이스 중 어느 것에 관한 마스크 데이터를 기초로 회로도를 작성하고, 회로도를 기초로 위치 추적의 루트를 결정하는 것도 바람직하다. 해석 수단은, 제1 반도체 디바이스 및 제2 반도체 디바이스 중 어느 것에 관한 마스크 데이터를 기초로 회로도를 작성하고, 회로도를 기초로 위치 추적의 루트를 결정하는 것도 바람직하다. 이 경우, 회로도를 기초로 회로 블록 간의 신호 전달 방향을 가미하면서 위치 추적을 행할 수 있어, 확실하게 불량 지점을 특정할 수 있다.

추가로, 계산 스텝에서는, 제1 파형 데이터 및 제2 파형 데이터에 있어서의 시간 파형의 진폭의 변화의 일치도를 계산하는 것도 바람직하다. 계산 수단은 제1 파형 데이터 및 제2 파형 데이터에 있어서의 시간 파형의 진폭의 변화의 일치도를 계산하는 것도 바람직하다. 이 경우, 반도체 디바이스에 있어서의 불량 지점이 진폭 변화의 일치도를 이용하여 적절히 특정될 수 있다.

또한 추가로, 계산 스텝에서는, 제1 파형 데이터 및 제2 파형 데이터에 있어서의 상승 및 하강의 타이밍을 기초로 일치도를 계산하는 것도 바람직하다. 계산 수단은 제1 파형 데이터 및 제2 파형 데이터에 있어서의 상승 및 하강의 타이밍을 기초로 일치도를 계산하는 것도 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 용이하게 반도체 디바이스의 불량 지점을 특정할 수 있다.

추가로 또한, 계산 스텝에서는, 제1 파형 데이터 및 제2 파형 데이터에 있어서 임계값과의 비교 결과를 복수의 타이밍에서 계산하고, 복수의 타이밍에서의 비교 결과를 기초로 일치도를 계산하는 것도 바람직하다. 계산 수단은 제1 파형 데이터 및 제2 파형 데이터에 있어서 임계값과의 비교 결과를 복수의 타이밍에서 계산하고, 복수의 타이밍에서의 비교 결과를 기초로 일치도를 계산하는 것도 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 용이하게 반도체 디바이스의 불량 지점을 특정할 수 있다.

또한, 제1 계측 스텝 및 제2 계측 스텝에서는, 테스트 신호가 입력되고 있는 제1 반도체 디바이스 또는 제2 반도체 디바이스에 있어서의 복수의 위치에 광을 조사하고, 복수의 위치로부터의 반사광을 계측하여 제1 파형 데이터 또는 제2 파형 데이터를 취득하는 것도 바람직하다. 상기 다른 측면에서는, 광을 출사하는 광원과, 광원으로부터 출사된 광을 반도체 디바이스 상에 주사하는 광 주사부를 더 구비하고, 제어 장치의 취득 수단은, 제1 반도체 디바이스 및 제2 반도체 디바이스에 있어서의 복수의 위치에 광을 조사하도록 광 주사부를 제어하여, 상기 제1 반도체 디바이스 및 제2 반도체 디바이스에 있어서의 복수의 위치로부터의 반사광을 계측함으로써 제1 파형 데이터 및 제2 파형 데이터를 취득하는 것도 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 반도체 디바이스 내의 복수의 위치를 대상으로 광 조사에 따른 반사광을 계측함으로써, 용이하게 반도체 디바이스의 불량 지점의 해석을 행할 수 있다.

추가로, 제1 계측 스텝 및 제2 계측 스텝에서는, 테스트 신호가 입력되고 있는 제1 반도체 디바이스 또는 제2 반도체 디바이스에 있어서의 복수의 위치로부터의 발광을 계측하여 제1 파형 데이터 또는 제2 파형 데이터를 취득하는 것도 바람직하다. 취득 수단은 상기 제 1의 반도체 디바이스 및 제2 반도체 디바이스에 있어서의 복수의 위치로부터의 발광을 계측함으로써 제1 파형 데이터 및 제2 파형 데이터를 취득하는 것도 바람직하다. 이러한 구성을 채용하면, 반도체 디바이스 내의 복수의 위치를 대상으로 발광을 계측함으로써, 용이하게 반도체 디바이스의 불량 지점의 해석을 행할 수 있다.

실시 형태는 반도체 디바이스를 대상으로 광계측에 의한 해석 처리를 행하는 해석 방법, 해석 장치, 해석 프로그램, 및 해석 프로그램을 기록하는 기록 매체를 사용 용도로 하여, 반도체 디바이스의 불량 지점을 효율적으로 해석할 수 있는 것이다.

1…반도체 디바이스 검사 장치, 2…광원, 7…스캔 광학계(광 주사부), 8…스캔 헤드, 9…렌즈계, 10…반도체 디바이스, 11…광파이버(광학계), 12…광센서(광검출기), 18…제어 장치, 23…데이터 판독부, 24…설정부, 25…계측부(취득 수단), 26…계산부(계산 수단), 27…화상 생성부(화상 생성 수단), 28…해석부(해석 수단), G_COM…일치도 화상 데이터.

Claims (20)

1. 반도체 디바이스를 대상으로 광계측에 의한 해석 처리를 행하는 해석 방법으로서,
   제1 반도체 디바이스 상의 복수의 위치마다의 광계측에 의한 시간 파형인 제1 파형 데이터를 취득하는 제1 계측 스텝과,
   제2 반도체 디바이스 상의 복수의 위치마다의 광계측에 의한 시간 파형인 제2 파형 데이터를 취득하는 제2 계측 스텝과,
   상기 제1 반도체 디바이스의 복수의 위치마다의 상기 제1 파형 데이터와, 해당 복수의 위치에 대응하는 상기 제2 반도체 디바이스의 복수의 위치마다의 상기 제2 파형 데이터 간에 일치도를 계산하는 계산 스텝과,
   상기 계산 스텝에 의해서 계산된 복수의 위치마다의 일치도를 좌표 상에 매핑하여 일치도 화상 데이터를 생성하는 화상 생성 스텝과,
   상기 계산 스텝에 의해서 계산된 복수의 위치마다의 일치도를 기초로 상기 제1 또는 제2 반도체 디바이스 중 어느 것의 불량 지점을 해석하는 해석 스텝을 구비하고,
   상기 해석 스텝에서는, 상기 일치도 화상 데이터를 이용하여, 상기 일치도가 비교적 낮은 상기 좌표 상의 위치로부터, 상기 일치도가 비교적 높은 상기 좌표 상의 위치까지 위치를 상기 제1 또는 제2 반도체 디바이스 상의 신호 전달 방향을 따라 추적함으로써, 상기 불량 지점을 해석하는 해석 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 해석 스텝에서는, 상기 제1 반도체 디바이스 및 상기 제2 반도체 디바이스 중 어느 것에 관한 마스크 데이터를 기초로 회로도를 작성하고, 상기 회로도를 기초로 위치 추적의 루트를 결정하는 해석 방법.
5. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
   상기 계산 스텝에서는, 상기 제1 파형 데이터 및 상기 제2 파형 데이터에 있어서의 시간 파형의 진폭의 변화의 일치도를 계산하는 해석 방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 계산 스텝에서는, 상기 제1 파형 데이터 및 상기 제2 파형 데이터에 있어서의 상승 및 하강의 타이밍을 기초로 상기 일치도를 계산하는 해석 방법.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 계산 스텝에서는, 상기 제1 파형 데이터 및 상기 제2 파형 데이터에 있어서 임계값과의 비교 결과를 복수의 타이밍에서 계산하고, 상기 복수의 타이밍에서의 상기 비교 결과를 기초로 상기 일치도를 계산하는 해석 방법.
8. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
   상기 제1 계측 스텝 및 상기 제2 계측 스텝에서는, 테스트 신호가 입력되고 있는 상기 제1 반도체 디바이스 또는 상기 제2 반도체 디바이스에 있어서의 복수의 위치에 광을 조사하고, 상기 복수의 위치로부터의 반사광을 계측하여 상기 제1 파형 데이터 또는 상기 제2 파형 데이터를 취득하는 해석 방법.
9. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
   상기 제1 계측 스텝 및 상기 제2 계측 스텝에서는, 테스트 신호가 입력되고 있는 상기 제1 반도체 디바이스 또는 상기 제2 반도체 디바이스에 있어서의 복수의 위치로부터의 발광을 계측하여 상기 제1 파형 데이터 또는 상기 제2 파형 데이터를 취득하는 해석 방법.
10. 반도체 디바이스를 대상으로 광계측에 의한 해석 처리를 행하는 해석 장치로서,
    테스트 신호가 입력되고 있는 반도체 디바이스로부터의 광을 검출하는 광검출기와,
    상기 반도체 디바이스로부터의 광을 상기 광검출기로 도광하는 광학계와,
    상기 광검출기와 전기적으로 접속된 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    제1 반도체 디바이스 상의 복수의 위치마다의 상기 광계측에 의한 시간 파형인 제1 파형 데이터와, 제2 반도체 디바이스 상의 복수의 위치마다의 상기 광계측에 의한 시간 파형인 제2 파형 데이터를 취득하는 취득 수단과,
    상기 제1 반도체 디바이스의 복수의 위치마다의 상기 제1 파형 데이터와, 해당 복수의 위치에 대응하는 상기 제2 반도체 디바이스의 복수의 위치마다의 상기 제2 파형 데이터 간에 일치도를 계산하는 계산 수단과,
    상기 계산 수단에 의해서 계산된 복수의 위치마다의 일치도를 좌표 상에 매핑하여 일치도 화상 데이터를 생성하는 화상 생성 수단과,
    상기 계산 수단에 의해서 계산된 복수의 위치마다의 일치도를 기초로 상기 제1 또는 제2 반도체 디바이스 중 어느 것의 불량 지점을 해석하는 해석 수단을 가지며,
    상기 해석 수단은, 상기 일치도 화상 데이터를 이용하여, 상기 일치도가 비교적 낮은 상기 좌표 상의 위치로부터, 상기 일치도가 비교적 높은 상기 좌표 상의 위치까지 위치를 상기 제1 또는 제2 반도체 디바이스 상의 신호 전달 방향을 따라 추적함으로써, 상기 불량 지점을 해석하는 해석 장치.
11. 삭제
12. 삭제
13. 청구항 10에 있어서,
    상기 해석 수단은 상기 제1 반도체 디바이스 및 상기 제2 반도체 디바이스 중 어느 것에 관한 마스크 데이터를 기초로 회로도를 작성하고, 상기 회로도를 기초로 위치 추적의 루트를 결정하는 해석 장치.
14. 청구항 10 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 계산 수단은 상기 제1 파형 데이터 및 상기 제2 파형 데이터에 있어서의 시간 파형의 진폭의 변화의 일치도를 계산하는 해석 장치.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 계산 수단은 상기 제1 파형 데이터 및 상기 제2 파형 데이터에 있어서의 상승 및 하강의 타이밍을 기초로 상기 일치도를 계산하는 해석 장치.
16. 청구항 14에 있어서,
    상기 계산 수단은 상기 제1 파형 데이터 및 상기 제2 파형 데이터에 있어서 임계값과의 비교 결과를 복수의 타이밍에서 계산하고, 상기 복수의 타이밍에서의 상기 비교 결과를 기초로 상기 일치도를 계산하는 해석 장치.
17. 청구항 10 또는 청구항 13에 있어서,
    광을 출사하는 광원과,
    상기 광원으로부터 출사된 광을 상기 반도체 디바이스 상에 주사하는 광 주사부를 더 구비하고,
    상기 제어 장치의 상기 취득 수단은 상기 제1 반도체 디바이스 및 상기 제2 반도체 디바이스에 있어서의 복수의 위치에 광을 조사하도록 상기 광 주사부를 제어하여, 상기 제1 반도체 디바이스 및 상기 제2 반도체 디바이스에 있어서의 상기 복수의 위치로부터의 반사광을 계측함으로써 상기 제1 파형 데이터 및 상기 제2 파형 데이터를 취득하는 해석 장치.
18. 청구항 10 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 취득 수단은 상기 제1 반도체 디바이스 및 상기 제2 반도체 디바이스에 있어서의 상기 복수의 위치로부터의 발광을 계측함으로써 상기 제1 파형 데이터 및 상기 제2 파형 데이터를 취득하는 해석 장치.
19. 컴퓨터를,
    제1 반도체 디바이스 상의 복수의 위치마다의 광계측에 의한 시간 파형인 제1 파형 데이터와, 제2 반도체 디바이스 상의 복수의 위치마다의 광계측에 의한 시간 파형인 제2 파형 데이터를 취득하는 취득 수단,
    상기 제1 반도체 디바이스의 복수의 위치마다의 상기 제1 파형 데이터와, 해당 복수의 위치에 대응하는 상기 제2 반도체 디바이스의 복수의 위치마다의 상기 제2 파형 데이터 간에 일치도를 계산하는 계산 수단,
    상기 계산 수단에 의해서 계산된 복수의 위치마다의 일치도를 좌표 상에 매핑하여 일치도 화상 데이터를 생성하는 화상 생성 수단, 및
    상기 계산 수단에 의해서 계산된 복수의 위치마다의 일치도를 기초로 상기 제1 또는 제2 반도체 디바이스 중 어느 것의 불량 지점을 해석하는 해석 수단으로서 기능시키며,
    상기 해석 수단은, 상기 일치도 화상 데이터를 이용하여, 상기 일치도가 비교적 낮은 상기 좌표 상의 위치로부터, 상기 일치도가 비교적 높은 상기 좌표 상의 위치까지 위치를 상기 제1 또는 제2 반도체 디바이스 상의 신호 전달 방향을 따라 추적함으로써, 상기 불량 지점을 해석하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장된 해석 프로그램.
20. 청구항 19에 기재된 해석 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.

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