專利名稱：非破壞檢查裝置和非破壞檢查方法
技術領域：
本發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：
作為現有的半導體芯片等電子部件(被檢查體)的非破壞檢查方法，已知有OBIRCH(Optical Beam Induced Resistance CHange，光束誘發阻抗值變化)方法。在OBIRCH方法中，一邊用激光在半導體芯片上掃描，一邊將對布線加了熱時的布線電阻的變化形成圖像。根據該方法，是一種有電流流過的布線能夠可視化，而且，因為在布線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別缺陷的方法(參照非專利文獻1)。圖13是使用了OBIRCH方法的現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，另一端與變動電流檢測部6連接，檢測出布線4的電阻的變化狀態。在OBIRCH方法中，用對激光束進行了聚光的光點3在被檢查體1上掃描，將對布線4加了熱時的布線電阻的變化圖像化。根據OBIRCH方法，有電流流過的布線能夠可視化，而且，因為在布線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別缺陷。圖14是用上述的方法取得的二維圖像。在觀測區域7，布線4的像和缺陷8的像被圖像化了。
另外，作為現有的半導體芯片等電子部件(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，關于對于溫度、電源電壓和工作頻率為邊緣的不良品，能夠進行動態的故障解析。一邊緩慢地掃描激光，對半導體芯片上順次加熱，一邊用LSI測試器進行功能試驗，進行合格與否的判定。通過使用LSI測試器進行的合格與否判定結果和激光照射的位置相對應，對圖像的每個像素用白黑表示，能夠定位動態的異常位置(參照非專利文獻1)。
另外，作為現有的半導體芯片等電子部件(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的電子空穴對因電場而被分離，可作為電流來觀測的現象的方法。作為分離電子空穴對的內部電場的源，有p-n接合和雜質濃度梯度等。有時也利用基于從外部施加的電壓的電場。根據該方法，因為內部電場和外部電場的施加方法因短路或斷線等而變化，所以能夠檢測故障位置(參照非專利文獻1)。
另外，作為屬于OBIC系列的故障解析技術，已知有SCOBIC(Single Contact OBIC，單觸點光感生電流)方法、掃描激光SQUID(Superconducting QUantum Interference Devices，超導量子干涉儀)顯微鏡(L-SQ)方法。在OBIC方法中，是在兩個端子間進行觀測，而這樣一來OBIC產生路徑被限定。如果只連接一個端子進行觀測，OBIC產生路徑的限制放寬，能夠觀測更多的位置。該方法稱為SCOBIC。
代替從外部端子進行電流的觀測，提出了用作為超高靈敏度的磁場檢測器的SQUID觀測OBIC電流產生的磁場的方法。該方法稱為L-SQ方法。根據該方法，能夠進行甚至不需要電連接的完全非接觸的解析。可觀測的樣本的形態也很廣泛，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、和實裝后(參照非專利文獻1)。
另外，作為現有的半導體芯片等電子部件(被檢查體)的非破壞檢查方法，已知有LTEM(Laser Terahertz Emission Microscope，太赫茲激光發射顯微鏡)方法。在LTEM方法中，是檢測出以在p-n接合部等存在電場的位置照射飛(毫微微)秒激光時產生的過渡性的光電流作為起源而放射的太赫茲電磁波。對于LTEM方法，有數據報告顯示高速設備的工作觀測的可能性。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1)。
非專利文獻1三川 清，“光を用いたLSIの故障解析技術(使用了光的LSI故障解析技術)”、日本可靠性學會志“信頼性(可靠性)”、Vol.26，No.1，PP.28-36(2004)用現有的使用了OBIRCH方法等的非破壞檢查裝置等進行觀測時，將激光聚光成了點狀的光點3被照射在被檢查體1上。以OBIRCH方法為例，在現有的非破壞檢查裝置中，例如如圖13所示，在半導體芯片的兩個端子間施加電壓，以照射了光點3時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應的圖像。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3在各像素停留或通過的時間的百萬倍(1000×1000)左右，或者以上(因為有損失時間)的時間。
發明內容
本發明的主要課題是大幅度縮短該掃描所需要的時間，大幅度地改善非破壞檢查的效率。
本發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，由上述光線對上述被檢查體相對地進行掃描，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，由光線對上述被檢查體相對地進行掃描，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行運算，得到二維圖像。
“相對地進行掃描”是通過照射光與被檢查樣品的相對運動而進行掃描。
本發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地移動的移動部；從因照射了上述光線而產生的現象的觀測結果取得一維圖像的一維圖像形成部；和從多個一維圖像取得二維信息或二維圖像的二維圖像形成部。
根據本發明，因為被檢查體和光線的相對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，所以掃描時間和現有相比得到大幅度的縮短。另外，通過兩個一維圖像間的運算得到二維圖像的時間比光線的掃描時間短，所以其結果，二維圖像的取得時間比以往大幅度地縮短。
圖1是用于說明將本發明的光線掃描方法適用于OBIRCH方法中的實施例1的基本原理圖。
圖2是表示使用本發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比圖。
圖3是用于說明適用了本發明的光線掃描方法的實施例1的OBIRCH裝置的裝置構成圖。
圖4是用于說明適用了本發明的光線掃描方法的實施例1的OBIRCH方法的流程圖。
圖5是用于說明基于適用了本發明的光線掃描方法的實施例1的OBIRCH方法的觀測結果的一例的示意圖。
圖6是用于說明基于適用了本發明的光線掃描方法的實施例1的OBIRCH方法的觀測結果的另外一例的示意圖。
圖7是用于說明基于適用了本發明的光線掃描方法的實施例1的OBIRCH方法的觀測結果的第三一例的示意圖。
圖8是用于說明基于適用了本發明的光線掃描方法的實施例1的OBIRCH方法的觀測結果的第四一例的示意圖。
圖9是用于說明將本發明的光線掃描方法適用于L-SQ方法中的實施例2的基本原理圖。
圖10是用于說明適用了本發明的光線掃描方法的實施例2的L-SQ裝置的裝置構成圖。
圖11是用于說明基于適用了本發明的光線掃描方法的實施例2的L-SQ方法的觀測結果的一例的示意圖。
圖12是用于說明將本發明的光線掃描方法適用于無偏壓LTEM方法中的實施例3的基本原理圖。
圖13是用于說明現有的使用了二維掃描方法的OBIRCH方法的基本原理圖。
圖14用于說明基于現有的使用了二維掃描方法的OBIRCH方法的被檢查體的觀測結果的示意圖。
具體實施例方式
就上述的本發明的光線掃描方法更詳細地進行說明。如果由光線對被檢查體相對地進行掃描，在光線照射的線狀整個區域產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度方向垂直。如果設第一一維圖像(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，光線的掃描時間為光線在各像素列停留或通過的時間的2000倍(1000×2)左右(加上和現有同等程度的損失時間)的時間。通過對第一一維圖像(X掃描圖像)和第二一維圖像(Y掃描圖像)進行運算，得到二維圖像。運算方法任意。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的和的運算，或著如a(1，1)＝x1×y1、a(1，2)＝x1×y2、…、a(1000，1000)＝x1000×y1000的積的運算等即可。
對合格品的被檢查體和不良品的被檢查體的二維圖像進行比較，有可能在有差別的地方或其關連地方存在異常位置。當在觀測區域內只存在一處異常的位置時，確定異常的位置很容易。但是，當如后所述在觀測區域內存在多處異常的位置時，或觀測所用的檢測器的靈敏度不均勻時，就需要下一番工夫。此時如果有布線布局等設計布局信息，就有助于確定異常的位置。
就基于本發明的光線掃描方法的非破壞檢查裝置和非破壞檢查方法，利用附圖進行說明。圖1是用于說明將本發明的光線掃描方法適用于OBIRCH方法中的實施例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與以此為基礎通過運算得到的二維圖像15的對比圖。
在適用了本發明的光線掃描方法的實施例1的OBIRCH方法中，在成為檢查對象的LSI芯片等電子部件(被檢查體1)的兩個端子間連接電壓源5和變動電流檢測部6，在施加了恒壓的狀態下，從被檢查體1的反面側照射線狀的激光11，在第一方向(X方向)用光線12對被檢查體1相對地進行掃描。掃描方向有效的是使之為和光線12的長度方向垂直的方向。由變動電流檢測部6檢測出因光線12的掃描，被檢查體1被加了熱的結果而產生的電流變化[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這兩個一維圖像[圖2(A)]。在第一和第二一維圖像13、14上，出現和缺陷8相對應的異常對比度16。通過對取得的兩個一維圖像進行運算，得到二維圖像15[圖2(B)]。可知在二維圖像15上出現的異常對比度17和被檢查體1的缺陷8相對應。
圖3是用于說明適用了本發明的光線掃描方法的實施例1的OBIRCH裝置100的裝置構成圖。被檢查體1放置在臺21上，在被檢查體1的兩個端子間連接電壓源5和變動電流檢測部6。被檢查體1被放置成反面側和紅外光的激光發生部22、激光掃描部23和激光聚光部24相對，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為1μm左右以上的光，能夠例如從LSI芯片的反面側透過硅基板在LSI芯片的表面附近聚光，對該表面附近集中性地進行加熱。根據來自系統控制部25的控制，用激光掃描部23在X-Y方向掃描線狀的激光11，或將臺21在X-Y方向移動，從而被檢查體1被光線12相對地掃描。因光線12而在被檢查體1的正面(主面)側的加熱部分的電流變化被變動電流檢測部6檢測出，并作為第一和第二一維信息存儲在存儲部26。運算部27以第一和第二一維信息為基礎，進行用于得到二維信息的運算。也可以將運算結果存儲在存儲部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顯示被檢查體1的正面(主面)側的顯微鏡像和設計布局。
圖4是用于說明適用了本發明的光線掃描方法的實施例1的OPIRCH方法的流程圖。首先，設定成在作為被檢查體1的電子部件(例如LSI芯片)的兩個端子間施加恒壓，并在兩個端子的一邊監控電流變化的狀態(步驟S1)。接著，從被檢查體1的反面側，成線狀地照射紅外光或紅外激光，一邊由光線12對被檢查體1的正面(主面)側進行加熱，一邊在X方向掃描，得到使光照射的位置和電流變化相對應了的第一一維圖像(X掃描圖像)13(步驟S2)。接著，使光線12和被檢查體1的相對角度旋轉90度后，通過在Y方向進行和步驟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之間進行運算，得到二維圖像(步驟S4)。
對于為了得到1000×1000像素(100萬像素)的圖像所需要的時間，對現有的方法和基于本發明的方法試著進行比較。如果設每一個像素的停留時間為1毫秒，在現有的方法中，即使損失時間為零，也需要1毫秒×1000×1000＝1000秒(約17分)，而在基于本發明的方法中，為1毫秒×1000×2＝2秒，是現有方法的500分之一，可實現大幅度的縮短時間。另外，即使使用一般的計算機時，運算所需要的時間也非常短，是可以忽略不計的程度的時間。
另外，在圖1、圖2中以作為現有方法之一的OBIRCH方法為例說明了基于本發明的光線掃描方法的原理，但是在另外的方法中，只是光照射的結果產生的現象不同，基本是一樣的。例如，在OBIRCH方法中，光照射的結果產生的現象是電阻的變化，而在RIL方法或SDL方法中，光照射的結果產生的現象是基于LSI測試器的良、不良的判定結果的變化。在OBIC方法或SCOBIC方法中，光照射的結果產生的現象是電流的變化。在L-SQ方法中，光照射的結果產生的現象是磁場的變化。在LTEM方法或無偏壓LTEM方法中，光照射的結果產生的現象是太赫茲電磁波的變化。使檢測出該光照射的結果產生的現象的信號和線光掃描的位置相對應，作為一維圖像而取得的點，參照以OBIRCH方法為例進行了說明的例子就能夠完全理解，所以省略個別的說明。
下面，利用
本發明的實施例1的效果。在說明幾個例子之前，先說明基于本發明的光線掃描方法有效工作的條件，以便能夠系統地理解之后說明的例子。
首先，作為被檢查體1側的條件，有(條件1)在由光點進行了平面掃描時，局部性地存在對比度異常的條件。即，在觀測區域內只存在一處故障位置時，比存在多處故障位置時容易確定異常的位置。有時不良芯片內的故障相當于此。該情況如在后面用圖5進行說明所述，作為通過第一一維圖像13和第二一維圖像14的運算得到的二維圖像15上的異常對比度17，故障位置能夠簡單地確定。另外，因為晶片整體看時的不良芯片有時也局部性地存在，所以相當于此。此時也作為通過第一一維圖像13和第二一維圖像14的運算得到的二維圖像15上的異常對比度17，可確定不良芯片。
下面作為檢測系統的條件，有(條件2)在光線12上的任何位置有異常時，信號檢測靈敏度都為相同靈敏度的條件。對信號檢測靈敏度，信號檢測系統的靈敏度偏差和光線12的線內強度偏差會產生影響。對于OBIRCH方法、OBIC方法、RIL方法和SDL方法，雖然現有的信號檢測系統靈敏度也相同，但是如果有光線的強度偏差，也是不滿足條件2。另外，對于L-SQ方法、LTEM方法和無偏壓LTEM方法，在現有的信號檢測系統中，除了靈敏度偏差以外，有時檢測系統內有不均勻的靈敏度分布，所以此時就不滿足條件2，所以需要下一番工夫。故障位置定位等非破壞檢查因為本來就是定性的檢查，所以即使是不滿足條件2時也是可能的，但是故障位置的定位變得略難。但是，對于L-SQ方法等，因為如果被檢查體和檢測器的距離離開，靈敏度就會激劇地下降，所以在不具備條件2時，甚至定性也變得苛刻。即使在此時，如作為實施例2，利用圖9和圖10在后面所述，通過將多個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，就能夠進行對策。
如在之后的例中詳細說明所述，只要滿足上述條件1或條件2的任何一個，就能夠簡單而有效地適用基于本發明的光線掃描方法。另外，即使是條件1、條件2的兩個都不滿足時，通過如例4所示時那樣下一番工夫，也能夠有效地適用基于本發明的光線掃描方法。
圖5是用于說明條件1和條件2兩個都滿足時的觀測結果的示意圖。即，故障位置為1點，信號檢測靈敏度一定，最容易適用本發明的例。圖5(A)是用現有方法對被檢查體取得的二維圖像29與用基于本發明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14的對比圖，圖5(B)是用基于本發明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14與通過運算求取的二維圖像15的對比圖。在OBIRCH方法、RIL方法或SDL方法中適用本發明，檢測出作為被檢查體1的LSI芯片上的布線系統的通路(via)部的高電阻位置的，在現在的最尖端的LSI芯片中最多的不良例之一等的情況與此相對應。
參照圖5(A)，在現有方法的二維圖像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，異常對比度30、16都只有1點。另外，為了便于看清楚，和故障位置相對應的本來的異常對比度用將該1點涂黑了的四方形表示(在一下的實施例中也一樣)。
另一方面，參照圖5(B)，第一和第二一維圖像13、14和圖5(A)是相同的，但是在以此為基礎進行了運算的二維圖像15上，異常對比度17不只1點，成為雖然很淺，但是在X方向和Y方向延伸了的對比度。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，對二維圖像的各像素的值a(x，y)進行了如a(1，1)＝x1+y1、a(1，2)＝x1+y2、…、a(1000，1000)＝x1000+y1000的和的運算的結果的二維圖像，就能夠簡單地理解在X方向和Y方向延伸的淺線(假缺陷18)的交點的對比度最深的位置就是本來的異常對比度的位置。另外，如在后面的例中看到的，如果對再構成二維圖像15的運算不是用和，而是用積來進行，如此延伸的淺線就不會出現。
例如，對于LSI芯片上的布線系統的通路底部的高電阻缺陷的情況，如果使用OBIRCH方法，相對于通常的布線中流過的電流在暗對比度(和電阻增相對應)得到，只是在有異常通路的位置局部性地得到明對比度(和電阻減相對應)。因為相對于布線中使用的銅和鋁的電阻的溫度系數為正(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，電阻的溫度系數為負(溫度上升，電阻減小)，所以產生該現象。該異常通路在觀測區域內為一處時，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時的觀測結果的示意圖。圖6(A)是用現有方法對被檢查體1取得的二維圖像29與用基于本發明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14的對比圖。圖6(B)是用基于本發明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14與通過運算求取的二維圖像15的對比圖。例如，檢測出LSI芯片上的布線電流異常路徑的，在現在的最尖端的LSI芯片中最多的不良例之一等的情況與此相對應。因為不滿足條件1，所以確定故障位置需要下一番工夫，但是和現有方法相比，總計解析時間能夠縮短。
參照圖6(A)，在現有的二維圖像29上，在第一和第二一維圖像13、14上，異常對比度30、16和圖5(A)時相比，都變得復雜多了。在現有的二維圖像29上，異常對比度30成了布線的樣子。在用基于本發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比度16。
另外，參照圖6(B)，第一和第二一維圖像13、14和圖6(A)是相同的，但是在以此為基礎進行了運算的二維圖像15上，異常對比度17在面上擴大了。雖然含有圖6(A)的現有的二維圖像29的信息，但是可看到很多除此以外的對比度(假缺陷(artifact)18)。不過，如果是該程度的假缺陷，通過從和LSI的設計布局信息的比較，來和本來的布線應該在的位置進行比較，能夠以相當大的概率再構筑本來的異常對比度。另外，使用設計布局信息定位故障位置，逐漸成為了現在的最尖端的LSI的故障解析所必須的事情，所以不是進行特殊的事情。萬一沒有設計布局信息時，在用基于本發明的光線掃描方法定位了故障位置后，用現有的二維掃描方法進行二維圖像取得即可。此時，通過用基于本發明的光線掃描方法進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有的二維掃描方法來進行，從而總計定位時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時的觀測結果的示意圖。即，故障位置為1點，信號檢測靈敏度不均勻，比較容易適用本發明的例。圖7(A)是用現有方法對被檢查體1取得的二維圖像29與用基于本發明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14的對比圖。圖7(B)是用基于本發明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14與通過運算求取的二維圖像15的對比圖。在該例中，設想檢測器的靈敏度在觀測區域的中央部高，越往周邊去，靈敏度越低的情況。這相當于在L-SQ方法中將某種SQUID元件的中心和被檢查體的中心對齊的情況。另外，如光線的強度在觀測區域的中央部強，越到周邊越弱的光線強度不均勻的情況也相當于本例。
參照圖7(A)，在現有的二維圖像29上，在本發明的第一和第二一維圖像13、14上，異常對比度30、16和圖5(A)時相比，定性而言都沒有差別。但是，可知和周邊的靈敏度弱相對應，第二一維圖像(Y掃描圖像)14的異常對比度和第一一維圖像(X掃描圖像)13的對比度相比較弱。
另一方面，參照圖7(B)，第一和第二一維圖像13、14和圖7(A)是相同的，但是在以此為基礎進行了運算的二維圖像15上，異常對比度17不只1點，成為了雖然很淺，但是在X方向和Y方向延伸了的對比度。這一點定性而言，和圖5(B)時相同，但是定量而言，與第一一維圖像13的對比度和第二一維圖像14的對比度的差異相對應，在從異常對比度17延伸的部分的對比度上可以看出差別。不過，該差異對識別作為本來的異常對比度17的交點不會產生障礙。如此，在圖7的例時，可知基于本發明的光線掃描方法有效地發揮作用。此時，如果對再構成二維圖像15的運算不是用和，而是用積來進行，延伸的淺線也不會出現。
(例4)圖8是用于說明條件1和條件2兩者都不滿足時的觀測結果的示意圖。圖8(A)是用現有方法對被檢查體1取得的二維圖像29與用基于本發明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14的對比圖。圖8(B)是用基于本發明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14與通過運算求取的二維圖像15的對比圖。在該例中，不是如以上所示3例所述用和來進行二維圖像15的再構成的運算，而是用積進行，所以在圖8(B)的二維圖像上看不到從表示異常對比度17的點延伸的對比度。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明的例。圖8是設想檢測器的靈敏度在觀測區域的中央部高，越往周邊去，靈敏度越低的情況。這相當于在L-SQ方法中將某種SQUID元件的中心和被檢查體的中心對齊的情況。另外，如光線的強度在觀測區域的中央部強，越到周邊越弱的光線強度不均勻的情況也相當于本例。
參照圖8(A)，在現有的二維圖像29上，在兩處可以看到異常對比度30。在L-SQ方法中可以看到該對比度的位置，是從p-n接合的p側和n側分別延伸的布線因短路等而形成了閉環時的情況，異常對比度30的位置相當于p-n接合部。此時，本發明的第一和第二一維圖像13、14的異常對比度16和現有方法的異常對比度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應地，強的部分和弱的部分混存。
另一方面，參照圖8(B)，在再構成的二維圖像15上，可以多看到兩處本來的二維圖像29上沒有的對比度(假缺陷18)。另一方面，在靈敏度弱的部分檢測出的缺陷的異常對比度(左下方的最淺的點)，有比假缺陷更弱之嫌。為了區分4處的對比度的哪一個是真正的異常對比度，哪一個是假缺陷，大多數情況下有效的和設計布局信息進行比較。即，通過在設計布局上看在該4處是否存在p-n接合，能夠以相當大的概率排除假缺陷。當這樣也不能排斥假缺陷時或不能進行和設計布局信息的比較時，在用基于本發明的光線掃描方法定位異常對比度的位置后，用現有的二維掃描方法進行二維圖像取得即可。此時，通過用本發明的光線掃描方法進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有的二維掃描方法來進行，從而總計定位時間得到大幅度的縮短。
圖9是用于說明將本發明的光線掃描方法適用于L-SQ方法的實施例2的基本原理圖。從被檢查體1的反面側照射線狀的激光36，和實施例1一樣，用光線33在第一和第二方向(X方向和Y方向)對被檢查體1相對地進行掃描。作為磁場檢測器的SQUID元件陣列32，不是如現有的L-SQ方法所述只用一個SQUID元件31，而是成陣列狀地在一列配置了多個。光線33和SQUID元件陣列32配置成在長度方向上下重疊。在L-SQ方法中，因為光線33和SQUID元件陣列32的位置偏差會成為使靈敏度變差的原因，所以優選的是將它們固定，使被檢查體1移動，而相對地掃描光線33。
圖10是用于說明適用了本發明的光線掃描方法的實施例2的L-SQ裝置200的裝置構成圖。在激光發生部34產生的激光，在調制束生成部35被調制并成形，作為線狀的激光36從被檢查體1的反面進行照射。臺37具有借助來自系統控制部39的控制向水平方向移動并旋轉的機構，從而能夠用光線33在第一和第二方向(X方向和Y方向)對被檢查體1相對地進行掃描。在被檢查體1的上方，配置SQUID元件陣列32，檢測出從被檢查體1產生的磁場。檢測出的磁場在磁場信號檢測部38作為第一和第二一維信息被抽出，并被傳送到系統控制部39。二維圖像的運算和顯示，和實施例1相同。
圖11是用于說明作為基于適用了本發明的光線掃描方法的實施例2的L-SQ方法的觀測結果的一例的不良LSI芯片篩選方法的示意圖。圖11(A)是對作為被檢查體1的半導體晶片41從上面投影的圖，圖11(B)是用現有方法取得的二維圖像29與用基于本發明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14的對比圖。圖11(C)是用基于本發明的方法取得的第一和第二一維圖像13、14與通過運算求取的二維圖像15的對比圖。在二維圖像15上，將半導體晶片41的輪廓和劃線42重合而表示。該例不是定位LSI芯片內的故障位置，而是從整個半導體晶片41篩選不良LSI芯片43的例。另外，作為因光激光照射而產生的現象，以L-SQ現象為例進行說明。在該例中，設為在被檢查體的300mmΦ的半導體晶片41上形成了例如30mm見方的LSI芯片。設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SQUID元件31的陣列。該SQUID元件31的數量和排列間距，采取相應LSI芯片尺寸而可變的構成即可。通過使SQUID元件31的排列間距和LSI芯片尺寸對齊，能夠消除識別不良LSI芯片43的靈敏度的LSI芯片間偏差。光線33的掃描，使用300mm長度的光線，進行距離300mm的掃描，以便能夠覆蓋整個半導體晶片41。掃描是以將光線33和SQUID元件陣列32固定的狀態，移動半導體晶片41的作方法最為有效。在X方向的掃描結束后，將半導體晶片41旋轉90度，進行Y方向的掃描即可。
在該實施例中，不是用和來進行二維圖像15的再構成的運算，而是用積來進行的。另外，本實施例為了便于說明，表示了不良LSI芯片43在半導體晶片41中只存在一個，異常位置在不良LSI芯片43中只存在一處的情況。
參照圖11(B)，在現有方法的二維圖像29中，在一處可以看到異常對比度30。可以識別可看到該異常對比度30的LSI芯片為不良LSI芯片43。在L-SQ方法中可看到該對比度的位置，是在因從p-n接合的p側和n側分別延伸的布線短路等而形成了閉環時。在一維圖像中，異常對比度16在X掃描圖像13和Y掃描圖像14中也都只有一點。
參照圖11(C)，在從第一和第二一維圖像13、14再構成的二維圖像15中，可知異常對比度17明確地再現，也能夠明確地識別不良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比度17。
在本實施例中，試著估計用基于本發明的方法和現有方法相比，篩選所需要的時間能夠縮短多少。在L-SQ方法中，通過對激光施加強度調制，用同步放大器只將調制頻率的信號取出，來提高了S/N(信噪比)。用同步放大器設定和該調制頻率相對應的周期的10倍左右的時間常數。光線33的掃描速度設定成以和該時間常數相同的時間的流逝，通過圖像上的一個像素的量的程度。如果以1MHz加調制，時間常數為10微秒。設一個像素為0.5微米見方，300mm就是用60萬像素的一維圖像顯示。一個方向的掃描所需要的時間為10微秒×60萬＝6秒。安裝半導體晶片41的臺的傳輸速度的限制，在例如現在我們開發的使用了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，不會成為瓶頸。花6秒將半導體晶片41在X方向移動后，使臺37旋轉90度，接著在Y方向花6秒移動半導體晶片41，基于本發明的像的取得就結束了。即使長一點估計臺37的旋轉所需要的時間為1秒，長一點估計二維圖像15的再生所需要的時間為1秒，合計也只花14秒。另一方面，用現有方法為了進行二維掃描所需要的時間，即使忽略掃描的損失時間，也是10微秒×60萬×60萬＝360萬秒＝1000小時，是非現實性的時間。即，可知在估計縮短的程度以前，除非使用基于本發明的方法，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是用于說明將本發明的光線掃描方法適用于無偏壓LTEM方法中的實施例3的基本原理圖。從被檢查體1的反面側照射線狀的飛秒激光51，用光線52在第一和第二方向(X和Y方向)對被檢查體1進行掃描。從被檢查體1產生的太赫茲(THz)電磁波53由THz電磁波檢測器54檢測出。從第一和第二一維圖像再構成二維圖像的方法，和上述相同。無偏壓LTEM方法的情況也和L-SQ方法一樣，配置多個作為檢測器的THz電磁波檢測器54，并固定光線52和檢測器，使被檢查體1移動的作方法，其檢測靈敏度和效率都應該會很好。
以上結合上述實施例說明了本發明，但是本發明不只限定于上述實施例的構成，毋庸置疑，本發明包含只要是本領域普通技術人員在本發明的范圍內即可做到的各種變形和修改。
權利要求
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，由上述光線對上述被檢查體相對地進行掃描，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，由光線對上述被檢查體相對地進行掃描，取得第二一維圖像。
2.根據權利要求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.根據權利要求1或2所述的非破壞檢查方法，其特征在于，通過運算，從上述第一和第二一維圖像得到二維圖像。
4.根據權利要求3所述的非破壞檢查方法，其特征在于，根據上述二維圖像定位上述被檢查體的異常位置。
5.根據權利要求1至4的任意一項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；移動部，使上述光線和上述被檢查體相對地移動；一維圖像形成部，從因照射了上述光線而產生的現象的觀測結果取得一維圖像；和二維圖像形成部，從多個一維圖像取得二維信息或二維圖像。
7.根據權利要求6所述的非破壞檢查裝置，其特征在于，對因照射了上述光線而產生的現象進行觀測的觀測系統，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.根據權利要求7所述的非破壞檢查裝置，其特征在于，上述移動部包含移動上述光線的光線掃描部。
9.根據權利要求7所述的非破壞檢查裝置，其特征在于，上述移動部包含移動上述被檢查體的臺。
10.一種非破壞檢查裝置，利用了如權利要求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系統的檢測器的位置是固定的。
11.根據權利要求10所述的非破壞檢查裝置，其特征在于，上述觀測系統的檢測器，具有配置成線狀的多個SQUID元件，上述光線和配置成上述線狀的上述多個SQUID元件以在長度方向上下重疊的方式固定。
12.根據權利要求6至11的任意一項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取得的二維圖像和作為其基礎的多個一維圖像進行顯示的顯示部。
13.根據權利要求12所述的非破壞檢查裝置，其特征在于，上述顯示部對上述被檢查體的布局和上述二維圖像進行重疊顯示。
全文摘要
本發明提高非破壞檢查的效率。代替現有的在被檢查體上二維地掃描光點的方法，通過在被檢查體上在X方向和Y方向各掃描一次光線，得到兩個一維圖像，通過運算從取得的兩個一維圖像再構筑二維圖像。從而，被檢查體和光線的相對掃描，只需要用于得到第一和第二一維圖像的兩次掃描即可，所以掃描時間和現有相比得到大幅度的縮短。
文檔編號H01L21/66GK1959395SQ20061014392
公開日2007年5月9日 申請日期2006年11月2日 優先權日2005年11月2日
發明者二川清 申請人:恩益禧電子股份有限公司