JPH02198347A - 半導体不良解析装置 - Google Patents

半導体不良解析装置

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JPH02198347A
JPH02198347A JP1613189A JP1613189A JPH02198347A JP H02198347 A JPH02198347 A JP H02198347A JP 1613189 A JP1613189 A JP 1613189A JP 1613189 A JP1613189 A JP 1613189A JP H02198347 A JPH02198347 A JP H02198347A
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JP
Japan
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image
sample
infrared
patterned surface
heating
Prior art date
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Pending
Application number
JP1613189A
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English (en)
Inventor
Yoshikazu Tanabe
義和 田辺
Nobuo Owada
伸郎 大和田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体回路の不良解析技術、特に半導体回路パ
ターンの断線、ショート等による不良箇所を的確に検出
するに効果のある技術に関するものである。
〔従来の技術〕
従来より、半導体回路パターンの断線、ショート等によ
る不良箇所を検出するに際しては、種々のテスタが用い
られている。かかるテスタは、例えば、半導体回路の形
成面をレーザビームで走査し、レーザ光回折パターン空
間フィルタ法で処理するもの、ビーム照射により発生す
る光電流を視覚画像化処理して画像表示ができるように
するもの、或いは、プログラム電源で発生した電力を半
導体回路に流して電源電流を測定するものなどがある。
このような不良検出に関する技術のうち、フィルタ法に
よる技術については、例えば、特開昭56−11710
6号公報に記載されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、前記の如きテスタにおいては、メモリのよう
なアドレスによって不良ビットの位置が直接検出できる
ものは問題ないが、ロジックパターンのように回路がラ
ンダムに配置されている場合には、不良箇所の特定が困
難である。
ロジック回路はASIC(特定用途向は集積回路:Ap
plication  Spe=ificIntegr
ated  C1rcuit)などによる需要が増大し
ており、ますます高歩留りが要求される傾向にあり、不
良の分析や対策を効率良く行う必要にせまられている。
また、不良位置の指摘だけでなく、パターンの微細化に
伴い回路パターンの温度特性などを詳細に評価し、LS
Iの信頼性向上を図らねばならないが、従来のテスタで
は、電気的過渡状態にともなう回路パターンの微小部分
の温度分布の計測には、配慮がなされていなかった。
本発明の目的は、このような従来技術の問題を解決でき
、半導体ロジックパターンにおける断線、短絡などの不
良箇所、あるいは回路パターンの接触抵抗不良箇所の特
定が効果的に行うことのできる技術を提供することにあ
る。
本発明の前記目的および新規な特徴は、本明細書の記述
および添付図面から明らかになるであろう。
〔課題を解決するための手段〕
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
すなわち、試料のパターン面を加熱する加熱手段と、該
加熱手段による赤外線を検出する赤外線検出手段と、前
記パターン面に可視光を照射する照明手段と、該照明手
段により照明された前記パターン面を撮像する撮像手段
と、該撮像手段により得られる可視光像と前記赤外線検
出手段の出力信号を処理して得られる赤外像とを重ね合
わせる画像合成手段と、該画像合成手段による合成画像
を表示する表示手段とを設けるようにしたものである。
〔作 用〕
上記した手段によれば、試料に対する通電またはレーザ
光の照射により、通電時には不良箇所を加熱させて赤外
線を放射し、またレーザ光の照射時には不良箇所の温度
を上昇させ熱伝導分布に差異を生じさせる。この赤外線
を微小領域ごとに検出し、その二次元分布を測定して赤
外像を作成し、この赤外像に可視光像を重ね合わせて表
示することにより不良箇所の指摘が可能になる。
〔実施例〕
第1図は本発明による半導体不良解析装置の一実施例の
主要構成を示すブロック図である。
試料1は試料台2に載置され、この試料台2の頭上に一
直線上に、レンズ3、ハーフミラ−4、レンズ5、ハー
フミラ−6,7,8、レンズ9が順次直線上に配設され
、主光軸を形成している。
ハーフミラ−40反射光軸上には、レンズlOが配設さ
れ、その光軸の延長上にその光路を開閉するチョッパ1
1が配設されている。また、ハーフミラ−6の主光軸に
直交する入射光軸上には、レンズ12が配設され、その
光軸の延長上に回動自在なガルバノミラ−13が配設さ
れている。このガルバノミラ−13に対し、レーザビー
ムを照射可能にレーザ発生装置14が設置されている。
ハーフミラ−7に対しては、試料lに対して可視光を照
射可能に、ランプを用いた光源15が設置されている。
さらに、光源15による試料1よりの反射光を観察でき
るように、ハーフミラ−8による反射光路上にレンズ1
6が配設されている。
また、光源15により試料1を照明した際の反射像を、
レンズ3〜レンズ9より成る光学系を介して撮像可能な
ように、テレビカメラ17が設けられている。テレビカ
メラ17には、可視光線により得られた画像と、赤外線
により得られた画像とを重ね合わせるための画像合成回
路18が接続され、更に、画像合成回路18より出力さ
れる重ね合わせ画像を表示するために、CRT (ブラ
ウン管)などを用いたデイスプレィ装置19が画像合成
回路18に接続されている。
試料台2、ガルバノミラ−13、レーザ発生装li!!
14、光源15の各々を制御するために中央処理装置(
Central  ProcessingUn i t
 :以下、CPUという)が用いられる。
CPU20の出力ポートには、各種の指令を入力させる
などのためのキーを備えた操作入力部21、試料台2を
移動制御するための試料台制御部22、ガルバノミラ−
13を制御するためのガルバノミラ−制御部23、レー
ザ発生装置14を駆動させるレーザ電源部24、光源1
5の点・消灯を制御するランプ制御部25、およびレー
ザ発生装置14を用いない場合に活用されて試料1に対
し通電を行うための信号電源部26の各々が接続されて
いる。また、CPU20の人力ポートには、信号系の回
路が接続されている。この信号系の回路には、後記する
赤外線検出器29の検出信号を温度情報として記憶する
画像メモリ27、および赤外線検出系よりの検出信号を
デジタル化するアナログ/デジタル(A/D)変換器2
8があり、各々入力ポートに接続されている。
赤外線検出系は、チョッパ11の後段に配設された赤外
線検出器29、この赤外線検出器29の各セルよりの信
号を所定のレベルに増幅する増幅器30、各増幅器30
の出力信号を夫々サンプル・ホールドするサンプル・ホ
ールド(S/H)回路31、複数のサンプル・ホールド
回路31の出力信号を順次選択して出力するマルチプレ
クサ32、およびマルチプレクサ32より出力されるア
ナログ信号をデジタル信号よ変換するA/D変換器28
より構成される。赤外線検出器29は、試料1のパター
ンより発する赤外線を画素単位で検出し、CPU20に
二次的な温度情報として画像メモリ27に記憶させるた
めのもの、例えば、アレイ型のセンサが用いられる。
次に、以上の構成による実施例の動作を第2図および第
3図を参照して説明する。
第2図は本発明による不良解析を説明するために取り上
げた簡単な回路例であり、この回路に対応する半導体回
路パターンが第3図である。この回路は、第2図に示す
ように、NPN型トランジスタのベースBと入力端子X
間に抵抗R1が接続され、コレクタCと端子2間に抵抗
R2が接続されている。また、トランジスタのエミッタ
Eは端子Yに接続されている。このような回路において
、第2図に示す如く、抵抗R2に接触不良(更に詳しく
は、第4図に示すように、抵抗R2と端子Zとが僅かな
接触部分によって接触している状態)があった場合につ
いて、以下説明する。
検査に際しては、試料台2に試料1を載置し、CPU2
0によって信号電源部26を駆動し、試料1に通電する
。この通電により、抵抗R2にはジュール熱が発生し、
周囲の部分とに温度差が生じる。このとき、チョッパ1
1はCPU20の制御のもとに、サンプル・ホールド回
路31.マルチプレクサ32およびA/D変換器28の
動作タイミングに同期して光路を開閉している。チョッ
パ11を通過した光は、赤外線検出器29の多数のセル
に到達し、試料1の赤外レベルに応じた検出信号が出力
される。検出信号の出力は、微小検出領域の各々に対応
するセル毎になされ、各セルの出力信号は増幅器30の
各々によって増幅の後、所定のタイミングでサンプル・
ホールド、出力選択右よびA/D変換が、サンプル・ホ
ールド回路31、マルチプレクサ32およびA/D変換
器28によって行われる。A/D変換器28の出力信号
は、CPU20に取り込まれ、試料台2の座標(試料台
制御部22より得ることができる)およびA/D変換器
28よりの画素情報からCPU20は二次元的な温度情
報画像を作成し、これを画像メモリ27に記憶する。
つぎに、CPU20は、ランプ制御部25を駆動させて
光源15を点灯させる。その光は、ハーフミラ−7,6
、レンズ5、ハーフミラ−4およびレンズ3を順次経由
して試料1に到達する。その反射光は光学系内をレンズ
9に向けて直進し、テレビカメラ17によって可視光像
として撮像される(このとき、操作者はハーフミラ−8
より分岐される光をレンズ16を介して観察することが
できる)。テレビカメラ17により得られた画像情報は
、画像メモリ27に既に記憶されている二次元的な温度
情報画像と重ね合わせられる。この画像は、可視光像上
に温度情報画像が映し込まれた形になっており、デイス
プレィ装置19に表示される。この場合、第4図に示し
たような接触不良を生じている抵抗R2の部分は、画像
上に赤外像として示されるので、操作者は容易に不良箇
所を確認することができる。特に、赤外像に通常の可視
光像が重ね合わせられることにより、肉眼での不良箇所
の識別が極めて容易になる。
一方、信号電源部26を用いた試料lへの通電による赤
外線の発生に代えて、レーザ発生装置14によるレーザ
光の照射により赤外線を発生させる事もできる。すなわ
ち、CPU20の制御によってレーザ電源部24を駆動
し、レーザ発生装置14を動作させ(このとき、信号電
源部26は不動作状態にされている)、レーザ光を発生
させる。
レーザ発生装置14によって発生したレーザビームは、
ガルバノミラ−13、レンズ12、ハーフミラ−6、レ
ンズ5、ハーフミラ−4およびレンズ3を経由して試料
1に到達する。試料1に照射されたレーザビームは、試
料1の表面を加熱するが、その際、故障箇所はど温度が
上昇する。このとき、ガルバノミラ−13は回動し、レ
ーザビームが試料1の一方から他方を走査している。
試料1の赤外光は、前記レンズ3、ハーフミラ−4、レ
ンズ10およびチョッパ11を通過して赤外線検出器2
9の多数のセルに到達し、試料1の赤外線量に応じた検
出信号が赤外線検出器29の各出力端子より出力される
。この赤外光画像は、最終的にA/D変換器28より出
力され、その出力信号は、CPU20に取り込まれる。
CPU20は、試料台2の座標(試料台制御部22より
得ることができる)およびA/D変換器28よりの画素
情報から二次元的な温度情報画像を作成し、これを画像
メモリ27に記憶する。
つぎに、CPU20は、ランプ制御部25を駆動させて
光fi15を点灯させる。その光は、ハーフミラ−7,
6、レンズ5、ハーフミラ−4およびレンズ3を順次経
由して試料1に到達する。その反射光は光学系をレンズ
9に向けて直進し、テレビカメラ17によって可視光像
として撮像される。テレビカメラ17により撮像された
画像情報は、画像メモリ27に既に記憶されている二次
元的な温度情報画像と重ね合わせられる。この重ね合わ
せられた画像は、デイスプレィ族[19に表示され、接
触不良を生じている抵抗R2の部分が画像上に赤外像と
して示される。したがって、操作者は容易に不良箇所を
確認することができる。
特に、レーザ光を用いることによって、パターンの接触
(接着性)やパターン内の空洞などを効果的に検出する
ことができる。
以上、本発明によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のでは無く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。
すなわち、試料のパターン面を加熱する加熱手段と、該
加熱手段による赤外線を検出する赤外線検出手段と、前
記パターン面に可視光を照射する照明手段と、該照明手
段により照明された前記パターン面を撮像する撮像手段
と、該撮像手段により得られる可視光像と前記赤外線検
出手段の出力信号を処理して得られる赤外像とを重ね合
わせる画像合成手段と、該画像合成手段による合成画像
を表示する表示手段とを設けるようにしたので、試料上
の温度分布から電気的導通状態、接触抵抗の状態などが
判別可能になる。
この結果、LSIロジックのように、ランダムにロジッ
クパターンが形成されているものに対しても不良箇所の
指摘ができるようになり、検出精度の向上が図れる。ま
た、不良解析の効率が向上することにより、不良検出に
対する対策が的確行えるので、信頼性の向上も図れるよ
うになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による半導体不良解析装置の一実施例の
主要構成を示すブロック図、 第2図は本発明による不良解析を説明するために取り上
げた簡単な回路例の回路図、 第3図は第2図の回路に対応する半導体回路パターン図
、 第4図は第3図のパターンの不良箇所の詳細を示す拡大
パターン図である。 1・・・試料、2・・・試料台、14・・・レーザ発生
装置、15・・・光源、17・・・テレビカメラ、18
・・・画像合成回路、19・・・デイスプレィ装置、2
0・・・CPU、26・・・信号型S部、27・・・画
像メモリ、29・・・赤外線検出器、31・・・サンプ
ル・ホールド回路、32・・・マルチプレクサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、試料のパターン面を加熱する加熱手段と、該加熱手
    段による赤外線を検出する赤外線検出手段と、前記パタ
    ーン面に可視光を照射する照明手段と、該照明手段によ
    り照明された前記パターン面を撮像する撮像手段と、該
    撮像手段により得られる可視光像と前記赤外線検出手段
    の出力信号を処理して得られる赤外像とを重ね合わせる
    画像合成手段と、該画像合成手段による合成画像を表示
    する表示手段とを具備することを特徴とする半導体不良
    解析装置。 2、前記加熱手段は、試料のパターン面にレーザ光を照
    射するレーザ光発生手段を含むことを特徴とする請求項
    1記載の半導体不良解析装置。 3、前記加熱手段は、前記試料に対し通電を行う電源供
    給手段を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体不
    良解析装置。
JP1613189A 1989-01-27 1989-01-27 半導体不良解析装置 Pending JPH02198347A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0552785A (ja) * 1991-08-22 1993-03-02 Shuji Nakada 電子部品の接合部検査方法
JPH05172772A (ja) * 1991-12-25 1993-07-09 Shuji Nakada 電子部品の接合部検査方法
US7025499B2 (en) * 2000-10-24 2006-04-11 Robert Bosch Gmbh Device for testing a material that changes shape when an electric and/or magnetic field is applied
US7577353B2 (en) 2005-12-23 2009-08-18 Intelligente Optische Sensoren Und Systeme Gmbh Device and method for optically inspecting a surface
JP2019134169A (ja) * 2013-12-26 2019-08-08 浜松ホトニクス株式会社 画像処理方法、画像処理装置、画像処理プログラム、及び画像処理プログラムを記憶した記憶媒体

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