KR20040035553A - 고장 해석 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 과제는, 웨이퍼의 이면측으로부터 취득한 고장 부위의 위치를 표면측으로부터 취득한 배선 패턴상 위에서 특정하는 것이 용이하게 가능한 고장 해석 장치 및 고장 해석 방법을 제공하는 것이다.
피해석 웨이퍼(100)의 표면에 조사된 광(51a)의 일부는 메탈 배선에 의해 반사되고, CCD(11)에 의해 피해석 웨이퍼(100)의 반사상인 제1 배선 패턴상으로서 촬상된다. 메탈 배선의 간극을 통과한 광(51a)의 적외광 성분은, 적외광 검출기(12)에 의해 피해석 웨이퍼(100)의 투과상인 제2 배선 패턴상으로서 촬상된다. 또한, 적외광 검출기(12)는 고장 부위에 의한 고장 발광상의 촬상도 행한다.
Description
본 발명은 반도체 집적 회로의 고장 해석에 관한 것이며, 특히 고장 부위의 위치를 특정하기 위한 기술에 관한 것이다.
종래부터 반도체 집적 회로의 불량 부위(고장 부위)를 검출하는 반도체 고장 해석 방법으로서, 이미션 해석법이 널리 알려져 있다. 이미션 해석법은, 고장 부위에 있어서의 전류 누설에 의해 발생하는 미약한 광을 검출함으로써 고장 부위의 상을 촬상하여, 상기 고장 부위의 위치를 특정하는 해석 방법이다.
한편, 최근의 반도체 집적 회로의 집적화에 수반하여 금속 배선층의 다층화가 진행되고 있다. 금속 배선은 광을 투과시키지 않으므로, 예를 들어 하층의 금속 배선층이나 그 하부의 반도체 소자에서의 발광을 반도체 칩이 형성된 웨이퍼의 표면측으로부터 관측하는 것은 곤란하게 되었다. 그래서, 실리콘이 파장 1 ㎛ 이상의 적외광을 투과하는 것에 착안하여, 고장 부위가 발하는 광에 포함되는 적외광 성분을 실리콘 기판 이면측(웨이퍼의 이면측)으로부터 검출하여 고장 부위를 검출하는 수법(이면 이미션 해석법)이 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 1).
[특허 문헌 1]
일본 특허 공개 2001-33526호 공보(제4, 5페이지, 도1 내지 도3)
이면 이미션 해석법에 의해 고장 부위를 검출한 후에는 고장의 원인을 규명하기 위해 물리 해석을 행하지만, 통상 이 해석은 반도체 장치의 표면측으로부터 행한다. 그로 인해, 디바이스의 표면측으로부터 촬상한 배선 패턴상 위에서의 발광 부위의 위치를 정확하게 특정하는 것은 중요하다.
종래의 이면 이미션 해석에 있어서는, 웨이퍼의 이면측으로부터 촬상한 고장 부위의 발광상과, 동일하게 웨이퍼의 이면측으로부터 촬상한 디바이스의 배선 패턴상을 서로 겹치게 함으로써 상기 고장 부위의 위치를 특정하고 있었다. 따라서, 디바이스 표면측으로부터 촬상한 배선 패턴상 위에서의 고장 부위의 위치를 특정해야 하는 경우는, 우선 상기한 특허 문헌 1과 같이 CAD 공구 등을 사용하여 배선 패턴의 레이아웃도와 이면측으로부터 촬상한 배선 패턴상을 대조하여, 일단 레이아웃도 상에서의 고장 부위의 위치를 특정하고 있었다. 그리고, 그 후 표면측으로부터 촬상한 배선 패턴상과 레이아웃도를 대조하여, 표면측으로부터 촬상한 배선 패턴상 위에서의 고장 부위의 위치를 특정하고 있었다.
이와 같이, 이면으로부터 촬상한 고장 부위의 위치를 표면으로부터 촬상한 배선 패턴상 위에서 특정할 때에는, 일단 레이아웃도와의 대조 작업을 거치므로 번잡한 작업을 수반하고 있었다.
본 발명은 이상과 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 이면측으로부터 취득한 고장 부위의 위치를 표면측으로부터 취득한 배선 패턴상 위에서 특정하는 것이 용이하게 가능한 고장 해석 장치 및 고장 해석 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1은 제1 실시 형태에 관한 고장 해석 장치의 구성을 도시한 도면.
도2는 제1 실시 형태에 관한 고장 해석 장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
도3은 제2 실시 형태에 관한 고장 해석 장치의 구성을 도시한 도면.
도4는 제2 실시 형태에 관한 고장 해석 장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
도5는 제3 실시 형태에 관한 고장 해석 장치의 구성을 도시한 도면.
도6은 제4 실시 형태에 관한 고장 해석 장치의 구성을 도시한 도면.
도7은 제5 실시 형태에 관한 고장 해석 장치의 구성을 도시한 도면.
도8은 제5 실시 형태에 관한 고장 해석 장치의 구성을 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 웨이퍼 척
2 : 웨이퍼 스테이지
3 : 프로우브
4 : 프로우브 카드
11 : CCD
12, 21, 22, 31, 32, 33, 42 : 적외광 검출기
51 : 제1 광원
52 : 제2 광원
61, 62 : 하프 미러
71, 72 : 렌즈 광학계
100 : 피해석 웨이퍼
청구항 1에 관한 고장 해석 방법은, (a) 해석 대상이 되는 반도체 칩의 표면에 파장 1 ㎛ 이상의 성분을 포함하는 제1 광을 조사하는 공정과, (b) 상기 반도체 칩의 상기 제1 광에 의한 반사상인 제1 배선 패턴상 및 투과상인 제2 배선 패턴상을 촬상하는 공정과, (c) 상기 반도체 칩의 이면측으로부터 상기 반도체 칩의 고장 부위에 의한 발광상을 촬상하는 공정을 구비하고, 상기 제2 배선 패턴상과 상기 발광상은 동일한 촬상기에 의해 촬상하는 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 관한 고장 해석 방법은, (a) 해석 대상이 되는 반도체 칩에 파장 1 ㎛ 이상의 성분을 포함하는 레이저 빔을 주사하여 조사하면서, 상기 반도체 칩의 상기 레이저 빔에 의한 투과상인 제1 배선 패턴상 및 반사상인 제2 배선 패턴상을 촬상하는 공정과, (b) 상기 반도체 칩의 고장 부위의 상을 촬상하는 공정을 구비하고, 상기 공정 (a)는 상기 반도체 칩의 표면측에 배치된 제1 촬상기 및 이면측에 배치된 제2 촬상기에 의해 실행되고, 상기 공정 (b)는 상기 반도체 칩의 이면측에 배치된 제3 촬상기에 의해 실행되고, 상기 공정 (a) 및 (b)에 앞서 상기 제2 촬상기와 상기 제3 촬상기의 위치 맞춤이 행해지는 것을 특징으로 한다.
<제1 실시 형태>
도1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 고장 해석 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도1에 도시한 바와 같이, 해석의 대상이 되는 반도체 칩이 형성된 피해석 웨이퍼(100)를 고정하기 위한 웨이퍼 척(1)은, 수평 방향으로 이동 가능한 웨이퍼 스테이지(2)에 탑재된다. 웨이퍼 척(1)은 석영 유리에 의해 형성된 것이 일반적이다. 피해석 웨이퍼(100)의 칩에 대한 전압 신호의 입출력을 행하는 프로우브(3)는 프로우브 카드(4)에 고정된다.
제1 광원(51) 및 제2 광원(52)은, 파장 1 ㎛ 이상의 적외광 성분을 포함하는 광을 발하는 예를 들어 할로겐 램프이다. 제1 광원(51)이 방사한 광(51a)은 하프 미러(61)로 반사되고, 해석 영역(시야)을 확대/축소하기 위한 렌즈 광학계(71)를 거쳐서 피해석 웨이퍼(100)에 표면측으로부터 조사된다.
도2는, 본 실시 형태에 관한 고장 해석 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 피해석 웨이퍼(100) 및 웨이퍼 척(1)의 해석 영역의 확대 단면도이다. 여기서, 도2에 도시한 바와 같이 피해석 웨이퍼(100)는 다층 배선 구조를 갖는 것이라 가정한다. 피해석 웨이퍼(100)의 표면에 조사된 광(51a)의 일부는, 피해석 웨이퍼(100)의 디바이스 형성층(102)에 형성된 메탈 배선(103)에 의해 반사된다. 그리고, 렌즈 광학계(71) 및 하프 미러(61)를 거쳐서 CCD(11)에 입사하고, CCD(11)에 의해 피해석 웨이퍼(100)의 반사상인 제1 배선 패턴상으로서 촬상된다. 즉, 제1 배선 패턴상은 피해석 웨이퍼(100)의 표면으로부터 촬상한 배선 패턴상이다.
또한, 메탈 배선(103)으로 반사되지 않고 메탈 배선(103)의 간극을 통과한 광(51a)의 적외광 성분은, 실리콘 기판(101)을 투과하여 웨이퍼 척(1), 렌즈 광학계(72), 하프 미러(62)를 거쳐서 적외광 검출기(12)에 입사하고, 적외광검출기(12)에 의해 피해석 웨이퍼(100)의 투과상인 제2 배선 패턴상으로서 촬상된다. 즉, 제2 배선 패턴상은 피해석 웨이퍼(100)의 이면으로부터 촬상한 배선 패턴상이다.
한편, 제2 광원(52)이 발한 광(52a)은 하프 미러(62)로 반사되고, 렌즈 광학계(72) 및 웨이퍼 척(1)을 거쳐서 피해석 웨이퍼(100)에 이면측으로부터 조사된다. 렌즈 광학계(72)는 해석 영역(시야)을 확대/축소하는 동시에, 광(52a)의 적외광 성분만을 통과시키는 필터를 구비하고 있다.
피해석 웨이퍼(100)의 이면에 조사된 광(52a)의 적외광 성분은, 피해석 웨이퍼(100)의 실리콘 기판(101)을 투과하여 디바이스 형성층(102)에 도달한다. 그 일부는 디바이스 형성층(102)에 형성된 메탈 배선(103)에 의해 반사된다. 그리고, 실리콘 기판(101), 웨이퍼 척(1), 렌즈 광학계(72), 하프 미러(62)를 거쳐서 적외광 검출기(12)에 입사하고, 적외광 검출기(12)에 의해 피해석 웨이퍼(100)의 반사상인 제3 배선 패턴상으로서 촬상된다. 즉, 제3 배선 패턴상은 피해석 웨이퍼(100)의 이면으로부터 촬상한 배선 패턴상이다.
또한, 적외광 검출기(12)는 피해석 웨이퍼(100)의 고장 부위의 검출에도 사용된다. 프로우브(3)에 의해 피해석 웨이퍼(100) 상의 칩에 소정의 전압 신호를 인가하면, 고장 부위(110)는 전류 누설에 의해 발광한다. 그 광의 적외광 성분(110a)은 실리콘 기판(101), 웨이퍼 척(1), 렌즈 광학계(72), 하프 미러(62)를 거쳐서 적외광 검출기(12)에 입사하고, 적외광 검출기(12)에 의해 고장 부위의 상(이하, 「고장 발광상」이라 칭함)으로서 촬상된다.
또, 고장 부위로부터의 발광은 매우 미약하기 때문에, 적외광 검출기(12)는 수광 감도가 높은 것을 이용할 필요가 있다. 단, 광원(51, 52)을 이용한 배선 패턴상의 촬상시에는 고장 발광상과 비교하여 매우 강한 광이 적외광 검출기(12)에 입사되므로, 수광 감도를 낮게 억제하도록 조정해 둘 필요가 있다.
이상과 같이, CCD(11)는 피해석 웨이퍼(100)의 표면으로부터 촬상한 배선 패턴상인 제1 배선 패턴상을 촬상하고, 적외광 검출기(12)는 피해석 웨이퍼(100)의 이면으로부터 촬상한 배선 패턴상인 제2 배선 패턴상, 제3 배선 패턴상 및 고장 발광상을 촬상한다.
고장 발광상과 제2 배선 패턴상 및 제3 배선 패턴상은, 동일한 적외광 검출기(12)에 의해 촬상되므로, 양자의 해석 영역(시야)은 일치하기 때문에 서로의 위치 맞춤은 용이하게 행할 수 있다. 또한, 제1 배선 패턴상은 표면으로부터의 반사상이므로, 제1 배선 패턴상으로부터는 적어도 다층 배선의 최상층의 배선 패턴상을 얻을 수 있다. 또한, 제2 배선 패턴상은 투과상이므로, 이것에도 다층 배선의 최상층의 배선 패턴상도 포함되어 있다. 따라서, 최상층의 배선 패턴상을 기준으로 하여 제1 배선 패턴상과 제2 배선 패턴상과의 위치 맞춤도 용이하게 행할 수 있다.
따라서, 본 실시 형태에 따르면 피해석 웨이퍼(100)의 표면측으로부터 촬상한 제1 배선 패턴상과 고장 발광상과의 위치 맞춤을 용이하게 행하는 것이 가능하다. 즉, 이면측으로부터 촬상한 고장 부위의 위치를 표면측으로부터 취득한 배선 패턴상 위에서 특정하는 것을 용이하게 행할 수 있다.
<제2 실시 형태>
제1 실시 형태에서는 피해석 웨이퍼(100)의 표면으로부터의 배선 패턴상을 촬상하는 수단으로서 CCD를 이용하였지만, 본 실시 형태에 있어서는 그 대신에 적외광 검출기를 이용한다. 즉, 도3에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 관한 고장 해석 장치는, 제1 적외광 검출기(21) 및 제2 적외광 검출기(22)를 구비한다. 또, 도3에 있어서 도1과 동일한 요소에는 동일 부호를 부여하고 있으므로, 여기서의 상세한 설명은 생략한다.
도4는, 본 실시 형태에 관한 고장 해석 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 피해석 웨이퍼(100) 및 웨이퍼 척(1)의 해석 영역의 확대 단면도이다. 제1 광원(51)이 방사한 광(51a)은 하프 미러(61)로 반사되고, 렌즈 광학계(71)를 거쳐서 피해석 웨이퍼(100)에 표면측으로부터 조사된다. 렌즈 광학계(71)는 광(51a)의 적외광 성분만을 통과시키는 필터를 구비하고 있다.
피해석 웨이퍼(100)의 표면에 조사된 광(51a)의 적외광 성분의 일부는, 피해석 웨이퍼(100)의 디바이스 형성층(102)에 형성된 메탈 배선(103)에 의해 반사된다. 그리고, 렌즈 광학계(71) 및 하프 미러(61)를 거쳐서 제1 적외광 검출기(21)에 입사하고 제1 적외광 검출기(21)에 의해 피해석 웨이퍼(100)의 반사상인 제1 배선 패턴상으로서 촬상된다.
또한, 메탈 배선(103)의 간극을 통과한 광(51a)의 적외광 성분은 실리콘 기판(101)을 투과하고, 웨이퍼 척(1), 렌즈 광학계(72), 하프 미러(62)를 거쳐서 제2 적외광 검출기(22)에 입사하고, 제2 적외광 검출기(22)에 의해 피해석 웨이퍼(100)의 투과상인 제2 배선 패턴상으로서 촬상된다.
한편, 제2 광원(52)이 발한 광(52a)은 하프 미러(62)로 반사되고, 렌즈 광학계(72) 및 웨이퍼 척(1)을 거쳐서 피해석 웨이퍼(100)에 이면측으로부터 조사된다.
피해석 웨이퍼(100)의 이면에 조사된 광(52a)의 적외광 성분의 일부는, 디바이스 형성층(102)에 형성된 메탈 배선(103)에 의해 반사된다. 메탈 배선(103)에 의해 반사된 광(52a)의 적외광 성분은 실리콘 기판(101), 웨이퍼 척(1), 렌즈 광학계(72) 및 하프 미러(62)를 거쳐서 제2 적외광 검출기(22)에 입사하고, 제2 적외광 검출기(22)에 의해 피해석 웨이퍼(100)의 반사상인 제3 배선 패턴상으로서 촬상된다.
메탈 배선(103) 사이를 통과한 광(52a)의 적외광 성분은 렌즈 광학계(71), 하프 미러(61)를 거쳐서 제1 적외광 검출기(21)에 입사하고, 제1 적외광 검출기(21)에 의해 피해석 웨이퍼(100)의 투과상인 제4 배선 패턴상으로서 촬상된다.
또한, 제2 적외광 검출기(22)는 제1 실시 형태에 있어서의 적외광 검출기(12)와 마찬가지로, 피해석 웨이퍼(100)의 고장 부위에 의한 고장 발광상을 촬상한다.
이상과 같이, 제1 적외광 검출기(21)는 피해석 웨이퍼(100)의 표면으로부터 촬상한 배선 패턴상인 제1 배선 패턴상 및 제4 배선 패턴상을 촬상하고, 제2 적외광 검출기(22)는 피해석 웨이퍼(100)의 이면으로부터 촬상한 배선 패턴상인 제2 배선 패턴상, 제3 배선 패턴상 및 고장 발광상을 촬상한다.
고장 발광상과 제2 배선 패턴상 및 제3 배선 패턴상은, 동일한 적외광 검출기(12)에 의해 촬상되므로 이들의 위치 맞춤은 용이하게 행할 수 있다. 또한, 제1 배선 패턴상은 표면으로부터의 반사상이므로, 제1 배선 패턴상으로부터는 적어도 다층 배선의 최상층의 배선 패턴상을 얻을 수 있다. 제3 배선 패턴상은 이면으로부터의 반사상이므로, 제3 배선 패턴상으로부터는 적어도 다층 배선의 최하층의 배선 패턴상을 얻을 수 있다. 한편, 제2 배선 패턴상 및 제4 패턴상은 투과상이므로, 이들에는 다층 배선의 최상층 및 최하층 양방의 배선 패턴상도 포함되어 있다. 따라서, 최상층 혹은 최하층의 배선 패턴상을 기준으로 하여, 이들은 서로 용이하게 위치 맞춤이 가능하다.
따라서, 본 실시 형태에 따르면 피해석 웨이퍼(100)의 표면측으로부터 촬상한 제1 배선 패턴상 및 제4 배선 패턴상과, 고장 발광상과의 위치 맞춤을 용이하게 행하는 것이 가능하다. 즉, 이면측으로부터 촬상한 고장 부위의 위치를 표면측으로부터 취득한 배선 패턴상 위에서 특정하는 것을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 표면측으로부터 취득한 배선 패턴상으로서, 제1 배선 패턴상과 제4 배선 패턴상의 2개를 취득할 수 있으므로, 이들을 서로 대조함으로써 제1 실시 형태보다도 더욱 정확하게 고장 부위의 위치를 특정하는 것도 가능해진다.
<제3 실시 형태>
도5는, 제3 실시 형태에 관한 고장 해석 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도5에 있어서, 도1과 동일한 요소에는 동일 부호를 부여하고 있으므로, 여기서의 상세한 설명은 생략한다. 본 실시 형태에 있어서는 피해석 웨이퍼(100)의 배선 패턴상을 얻기 위한 광원으로서, 피해석 웨이퍼(100)에 이면으로부터 레이저 빔(53a)를 주사하여 조사하는 레이저 광학계(53)를 이용한다. 레이저 광학계(53)가 발하는 레이저 빔(53a)은 파장 1 ㎛ 이상의 적외광 성분을 포함하고 있다.
레이저 광학계(53)로부터 발하게 된 레이저 빔(53a)은 하프 미러(62), 렌즈 광학계(72), 웨이퍼 척(1)을 거쳐서 피해석 웨이퍼(100)에 도달한다. 피해석 웨이퍼(100) 내의 메탈 배선(103)에 의해 반사된 레이저 빔(53a)의 적외광 성분은 제2 적외광 검출기(32)에 입사한다. 한편, 메탈 배선(103) 사이를 통과한 레이저 빔(53a)의 적외광 성분은 제1 적외광 검출기(31)로 입사한다.
제1 적외광 검출기(31) 및 제2 적외광 검출기(32)는, 레이저 빔(53a)의 주사에 동기한 입사광의 강도 변화에 의거하여 각각 레이저 주사상을 취득한다. 즉, 제1 적외광 검출기(31)는 레이저 주사상으로서 피해석 웨이퍼(100)의 레이저 빔(53a)에 의한 투과상인 제1 배선 패턴상을 촬상한다. 또한, 제2 적외광 검출기(32)는 레이저 주사상으로서 피해석 웨이퍼(100)의 레이저 빔(53a)에 의한 반사상인 제2 배선 패턴상을 촬상한다.
한편, 본 실시 형태에 있어서는, 피해석 웨이퍼(100)의 고장 부위에 의한 고장 발광상의 촬상은 제3 적외광 검출기(33)에 의해 행한다. 제3 적외광 검출기(33)의 동작은, 제1 실시 형태에 있어서의 적외광 검출기(12)와 동일하다.
단, 본 실시 형태에 있어서는, 제2 적외광 검출기(32)와 제3 적외광 검출기(33)는 미리 해석 영역(시야)이 서로 동일해지도록 위치 조정해 둔다. 일반적으로, 렌즈 광학계(72)의 특성상, 해석 영역의 중심은 왜곡이 적으므로, 이 위치 조정은 레이저 광학계(53)가 레이저 빔(53a)을 주사하는 영역의 중심(즉, 해석 영역의 중심)과, 제3 적외광 검출기(33)의 해석 영역의 중심을 일치시키면 된다. 예를 들어, 레이저 빔(53a)의 주사 영역의 중심에 조사하여 그 반사광이 제3 적외광 검출기(33)의 중심 좌표에 입사하도록 제3 적외광 검출기(33)의 위치를 조정함으로써 가능하다. 단, 레이저 빔(53a)은 광강도가 매우 높으므로, 그 때는 제3 적외광 검출기(33)의 감도를 낮게 억제해 둘 필요가 있다.
이상과 같이, 제1 적외광 검출기(31)는 피해석 웨이퍼(100)의 표면으로부터 촬상한 배선 패턴상인 제1 배선 패턴상을 촬상하고, 제2 적외광 검출기(32)는 피해석 웨이퍼(100)의 이면으로부터 촬상한 배선 패턴상인 제2 배선 패턴상을 촬상한다. 또한, 제3 적외광 검출기(33)는 이면으로부터 촬상한 고장 발광상을 취득한다.
제1 배선 패턴상과 제2 배선 패턴상은, 모두 동일한 레이저 빔(53a)의 주사에 의거하는 레이저 주사상이므로, 해석 영역은 완전히 일치하기 때문에 위치 맞춤은 용이하게 가능하다. 또한, 제2 적외광 검출기(32)와 제3 적외광 검출기(33)는 미리 그 해석 영역을 일치시키고 있으므로, 용이하게 위치 맞춤을 행하는 것이 가능하다.
따라서, 본 실시 형태에 따르면 피해석 웨이퍼(100)의 표면측으로부터 촬상한 제1 배선 패턴상과 고장 발광상의 위치 맞춤을 용이하게 행하는 것이 가능하다. 즉, 이면측으로부터 촬상한 고장 부위의 위치를 표면측으로부터 취득한 배선 패턴상 위에서 특정하는 것을 용이하게 행할 수 있다.
그런데, 반도체 장치의 고장 부위를 검출하는 수법으로서, OBIC법(OpticalBeam Induced Current method) 및 OBIRCH법(Optical Beam Induced Rsistance Change method)이 알려져 있다. OBIC법은, 해석 대상인 반도체 장치에 저전압을 인가한 상태에서 레이저 빔을 주사하여 조사하면서, 주사 장소마다의 전류 변화를 휘도 변화로서 표시시킴으로써 고장 부위의 상을 촬상하는 수법이다. OBIRCH법은, 해석 대상 반도체 장치에 레이저 빔을 주사하여 조사하고, 배선의 온도 상승에 수반하는 저항 변화를 휘도 변화로서 표시시킴으로써 고장 부위의 상을 촬상하는 수법이다.
금속 배선은 레이저 빔을 투과시키지 않으므로 OBIC법 및 OBIRCH법에 있어서도, 금속 배선층이 다층화되면 웨이퍼의 표면측으로부터 관측하는 것은 곤란해진다. 그래서, 웨이퍼의 이면측(실리콘 기판측)으로부터 적외 레이저 빔을 조사하는 적외 OBIC법(IR - OBIC : Infrared OBIC)이나 적외 OBIRCH법(IR - OBIRCH : Infrared OBIRCH)이 제안되어 있다.
예를 들어, 본 실시 형태에 관한 고장 해석 장치와 같이, 적외광 성분을 포함하는 레이저 빔(53a)을 피해석 웨이퍼(100)의 이면측으로부터 주사하여 조사하는 것이 가능한 레이저 광학계(53)를 구비하는 구성이면, 그것을 이용한 IR - OBIC법이나 IR - OBIRCH법을 행하는 것도 가능하다. 즉, 제3 적외광 검출기(33) 대신에 제3 촬상기로서 IR - OBIC 해석 장치 또는 IR - OBIRCH 해석 장치를 사용하여 고장 부위의 상을 촬상해도 좋다. 또, 이 경우 IR - OBIC법 혹은 IR - OBIRCH법을 행하기 위한 레이저의 주사 영역과, 제1 및 제2 배선 패턴상을 촬상하기 위한 레이저 주사 영역을 일치시킴으로써, 양자의 해석 영역(시야)을 일치시킬 수 있다. 이에의해, 용이하게 제1 및 제2 배선 패턴상 위에 있어서의 고장 부위의 위치를 특정할 수 있다.
<제4 실시 형태>
도6은, 제4 실시 형태에 관한 고장 해석 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도6에 있어서, 도1 및 도5와 동일한 요소에는 동일 부호를 부여하고 있다. 본 실시 형태에서는 피해석 웨이퍼(100)의 배선 패턴상을 얻기 위한 광원으로서, 피해석 웨이퍼(100)에 표면으로부터 레이저 빔(54a)을 주사하여 조사하는 레이저 광학계(54)를 이용한다. 레이저 광학계(54)가 발하는 레이저 빔(54a)은 파장 1 ㎛ 이상의 적외광 성분을 포함하고 있다.
레이저 광학계(54)로부터 발하게 된 레이저 빔(54a)은 하프 미러(61) 및 렌즈 광학계(71)를 거쳐서 피해석 웨이퍼(100)의 표면에 조사된다. 피해석 웨이퍼(100) 내의 메탈 배선(103)에 의해 반사된 레이저 빔(54a)의 적외광 성분은 제1 적외광 검출기(31)에 입사한다. 한편, 메탈 배선(103) 사이를 통과한 레이저 빔(54a)의 적외광 성분은 제2 적외광 검출기(32)로 입사한다. 즉, 제1 적외광 검출기(31)는 피해석 웨이퍼(100)의 레이저 빔(54a)에 의한 반사상인 제1 배선 패턴상을 촬상하는 한편, 제2 적외광 검출기(32)는 피해석 웨이퍼(100)의 레이저 빔(54a)에 의한 투과상인 제2 배선 패턴상을 촬상한다.
또한, 제3 실시 형태와 마찬가지로 제3 적외광 검출기(33)는 피해석 웨이퍼(100)의 고장 부위에 의한 고장 발광상을 촬상한다. 또, 본 실시 형태에 있어서도 제2 적외광 검출기(32)와 제3 적외광 검출기(33)는 미리 해석 영역(시야)이서로 동일해지도록 위치 조정해 둔다.
제1 배선 패턴상과 제2 배선 패턴상은 모두 동일한 레이저 빔(54a)의 주사에 의거하는 레이저 주사상이므로, 해석 영역은 완전히 일치하기 때문에 위치 맞춤은 쉽게 가능하다. 또한, 제2 적외광 검출기(32)와 제3 적외광 검출기(33)는 미리 그 해석 영역을 일치시키고 있으므로, 용이하게 위치 맞춤을 행하는 것이 가능하다.
따라서, 제3 실시 형태와 마찬가지로 피해석 웨이퍼(100)의 표면측으로부터 촬상한 제1 배선 패턴상 및 제2 배선 패턴상과 고장 발광상의 위치 맞춤을 용이하게 행하는 것이 가능하다. 즉, 이면측으로부터 촬상한 고장 부위의 위치를 표면측으로부터 취득한 배선 패턴상 위에서 특정하는 것을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 레이저 빔(54a)을 피해석 웨이퍼(100)의 표면측으로부터 조사하므로, 표면측으로부터 촬상한 제1 배선 패턴상을 보다 선명하게 얻을 수 있다는 효과도 있다.
<제5 실시 형태>
제3 실시 형태 및 제4 실시 형태에서는, 피해석 웨이퍼(100)의 이면측으로부터 촬상한 배선 패턴상을 취득하는 수단[제2 적외광 검출기(32)]과는 별개로, 고장 발광상을 촬상하는 수단[제3 적외광 검출기(33)]을 구비하는 구성으로 하였다. 본 실시 형태에 있어서는, 그 2개의 상을 1개의 촬상기에 의해 촬상한다.
도7은, 본 실시 형태에 관한 고장 해석 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도7에 있어서, 도1 및 도5와 동일한 요소에는 동일 부호를 부여하고 있으므로, 여기서의 상세한 설명은 생략한다.
제1 적외광 검출기(31)는 피해석 웨이퍼(100)의 레이저 빔(53a)에 의한 투과상인 제1 배선 패턴상을 촬상한다. 한편, 제2 적외광 검출기(42)는 피해석 웨이퍼(100)의 레이저 빔(53a)에 의한 반사상인 제2 배선 패턴상과 고장 부위에 의한 고장 발광상의 양방을 촬상한다. 단, 레이저빔(53a)의 강도는 고장 부위로부터의 발광에 비해 매우 강하기 때문에, 제2 배선 패턴상의 촬상시는 제2 적외광 검출기(42)의 수광 감도를 낮게 억제하도록 조정할 필요가 있다.
또한, 제1 적외광 검출기(31)는 레이저 빔(53a)의 주사에 동기한 입사광의 강도 변화에 의거하여, 레이저 주사상으로서 제1 배선 패턴상을 취득한다. 즉, 시분할적으로 얻어진 데이터를 화상으로 변환하기 위한 연산 처리를 행하고 있다. 그러나, 고장 발광상의 촬상에도 이용되는 제2 적외광 검출기(42)는 화소 단위로 광을 검출할 수 있으므로, 그와 같은 연산 처리를 행하지 않고 각 화소마다 얻어진 입사광의 강도로부터 직접적으로 제2 배선 패턴상을 얻을 수 있다. 또, 제2 적외광 검출기(42)로도 입사광의 강도 데이터를 시분할적으로 얻는 것은 가능하므로, 연산 처리에 의한 레이저 주사상을 제2 배선 패턴상으로 해도 좋은 것은 물론이다.
제1 배선 패턴상과 제2 배선 패턴상은 모두 동일한 레이저 빔(53a)의 주사에 의거하는 레이저 주사상이므로, 해석 영역은 완전히 일치하기 때문에 위치 맞춤은 쉽게 가능하다. 또한, 제2 배선 패턴상과 고장 발광상은 동일한 제2 적외광 검출기(42)에 의해 촬상되므로, 양자의 해석 영역(시야)은 동일하기 때문에 용이하게 위치 맞춤이 가능하다.
따라서, 본 실시 형태에 따르면 피해석 웨이퍼(100)의 표면측으로부터 촬상한 제1 배선 패턴상과 고장 발광상과의 위치 맞춤을 용이하게 행하는 것이 가능하다. 즉, 이면측으로부터 촬상한 고장 부위의 위치를 표면측으로부터 취득한 배선 패턴상 위에서 특정하는 것을 용이하게 행할 수 있다.
또, 도7에 있어서는 피해석 웨이퍼(100)의 배선 패턴상을 얻기 위한 광원으로서, 피해석 웨이퍼(100)에 이면으로부터 레이저 빔(53a)을 주사하여 조사하는 레이저 광학계(53)를 이용하는 구성을 도시하였지만, 예를 들어 도8과 같이 표면으로부터 레이저 빔(54a)을 주사하여 조사하는 레이저 광학계(54)를 이용해도 좋다. 이 경우, 상기의 효과에다가 레이저 빔(54a)을 피해석 웨이퍼(100)의 표면측으로부터 조사하므로, 표면측으로부터 촬상한 제1 배선 패턴상을 보다 선명하게 얻을 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
청구항 1에 관한 고장 해석 방법에 따르면, 고장 부위에 의한 발광상과 제2 배선 패턴상은 동일한 촬상기에 의해 촬상되므로, 양자의 해석 영역(시야)은 일치하기 때문에 서로의 위치 맞춤은 용이하게 행할 수 있다. 또한, 제1 배선 패턴상은 표면으로부터의 반사상이므로, 제1 배선 패턴상으로부터는 적어도 반도체 칩에 형성된 다층 배선의 최상층의 배선 패턴상을 얻을 수 있다. 또한, 제2 배선 패턴상은 투과상이므로, 이것에도 다층 배선의 최상층의 배선 패턴상이 포함되어 있다. 따라서, 제1 배선 패턴상과 제2 배선 패턴상과의 위치 맞춤도 용이하게 행할 수 있다. 따라서, 반도체 칩의 표면측으로부터 촬상한 제1 배선 패턴상과 고장 발광상과의 위치 맞춤을 용이하게 행하는 것이 가능하다. 즉, 이면측으로부터 촬상한 고장 부위의 위치를 표면측으로부터 취득한 배선 패턴상 위에서 특정하는 것을 용이하게 행할 수 있다.
청구항 3에 관한 고장 해석 방법에 따르면, 제1 배선 패턴상과 제2 배선 패턴상은 모두 동일한 레이저 빔의 주사에 의거하는 레이저 주사상이므로, 해석 영역은 완전히 일치하기 때문에 위치 맞춤은 쉽게 가능하다. 또한, 미리 제2 촬상기와 제3 촬상기와의 위치 맞춤을 행함으로써 제2 배선 패턴상과 고장 부위의 상과의 위치 맞춤도 용이하게 행하는 것이 가능하다. 따라서, 반도체 칩의 표면측으로부터 촬상한 제1 배선 패턴상과 고장 발광상과의 위치 맞춤을 용이하게 행하는 것이 가능해진다.
Claims (3)
- (a) 해석 대상이 되는 반도체 칩의 표면에 파장 1 ㎛ 이상의 성분을 포함하는 제1 광을 조사하는 공정과,(b) 상기 반도체 칩의 상기 제1 광에 의한 반사상인 제1 배선 패턴상 및 투과상인 제2 배선 패턴상을 촬상하는 공정과,(c) 상기 반도체 칩의 이면측으로부터 상기 반도체 칩의 고장 부위에 의한 발광상을 촬상하는 공정을 구비하고,상기 제2 배선 패턴상과 상기 발광상은 동일 촬상기에 의해 촬상하는 것을 특징으로 하는 고장 해석 방법.
- (a) 해석 대상이 되는 반도체 칩에 파장 1 ㎛ 이상의 성분을 포함하는 레이저 빔을 주사하여 조사하면서, 상기 반도체 칩의 상기 레이저 빔에 의한 투과상인 제1 배선 패턴상 및 반사상인 제2 배선 패턴상을 촬상하는 공정과,(b) 상기 반도체 칩의 고장 부위의 상을 촬상하는 공정을 구비하고,상기 공정 (a)는 상기 반도체 칩의 표면측에 배치된 제1 촬상기 및 이면측에 배치된 제2 촬상기에 의해 실행되고,상기 공정 (b)는 상기 반도체 칩의 이면측에 배치된 제3 촬상기에 의해 실행되고,상기 공정 (a) 및 (b)에 앞서, 상기 제2 촬상기와 상기 제3 촬상기와의 위치맞춤이 행해지는 것을 특징으로 하는 고장 해석 방법.
- (a) 해석 대상이 되는 반도체 칩에 파장 1 ㎛ 이상의 성분을 포함하는 레이저 빔을 주사하여 조사하면서, 상기 반도체 칩의 상기 레이저 빔에 의한 투과상인 제1 배선 패턴상 및 반사상인 제2 배선 패턴상을 촬상하는 공정과,(b) 상기 반도체 칩의 고장 부위의 상을 촬상하는 공정을 구비하고,상기 공정 (a)는 상기 반도체 칩의 표면에 배치된 제1 촬상기 및 이면에 배치된 제2 촬상기에 의해 실행되고,상기 공정 (b)는 상기 제2 촬상기에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 고장 해석 방법.
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