(57)【要約】【課題】半導体デバイスにおける電流の方向を示す画像である電流方向像を生成することができる画像生成方法及び画像生成装置を提供する。【解決手段】画像生成装置は、半導体デバイスに流れる電流の方向を示す画像を取得する装置であって、半導体デバイスに刺激信号を印加する信号印加部と、刺激信号の印加によって発生した磁気に基づく検出信号を出力する磁気検出部と、刺激信号に基づいて生成される参照信号と検出信号との位相差に基づいて、位相差を示す位相成分を含んだ位相像データ（位相像）を生成し、位相像データに基づいて、電流の方向を示す電流方向像を生成するように構成される、画像生成部と、を備える。【選択図】図１
2020042048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスに流れる電流の方向を示す画像を生成する画像生成方法であって、
前記半導体デバイスに刺激信号を印加するステップと、
前記刺激信号の印加によって発生した前記半導体デバイスの厚さ方向の磁気を検出信号として出力するステップと、
前記刺激信号に基づいて生成される参照信号と、前記検出信号との位相差に基づいて、前記位相差を示す位相成分を含んだ位相像データを生成するステップと、
前記位相像データから求められる、前記厚さ方向における前記磁気の向きの情報に基づいて、電流の方向を示す電流方向像を生成するステップと、
前記検出信号から生成された磁気の強度を示す強度像データに対して、前記位相像データに基づく磁気方向のデータを付加したデータを生成し、当該データに基づいて前記電流の強度を示す電流強度像を生成するステップと、
前記電流強度像と前記電流方向像とに基づいて、電流の強度と、方向に応じて設定された複数の色によって示される電流の方向と、が示される電流像を生成するステップと、を含む画像生成方法。
【請求項２】
前記複数の色は、少なくとも、電流の方向に対応して区分された４つの角度範囲に対してそれぞれ設定された異なる色を有している、請求項１に記載の画像生成方法。
【請求項３】
前記電流方向像を生成するステップは、前記電流の方向と前記複数の色との対応関係を変更するステップを含む、請求項１又は２に記載の画像生成方法。
【請求項４】
前記電流像を生成するステップは、互いに逆となる方向を示す色同士が補色の関係となるように、前記電流の方向に対する前記複数の色を設定するステップを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像生成方法。
【請求項５】
前記電流像を生成するステップは、前記電流の方向と前記複数の色との対応関係を色相環のようにグラデーション状として設定するステップを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像生成方法。
【請求項６】
前記電流方向像を生成するステップ及び前記電流強度像を生成するステップは、ビオ・サバールの法則に基づいて前記電流方向像及び前記電流強度像を生成することを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像生成方法。
【請求項７】
半導体デバイスに流れる電流の方向を示す画像を取得する画像生成装置であって、
前記半導体デバイスに刺激信号を印加する信号印加部と、
前記刺激信号の印加によって発生した前記半導体デバイスの厚さ方向の磁気に基づく検出信号を出力する磁気検出部と、
前記刺激信号に基づいて生成される参照信号と、前記検出信号との位相差に基づいて、前記位相差を示す位相成分を含んだ位相像データを生成し、前記位相像データから求められる、前記厚さ方向における前記磁気の向きの情報に基づいて、前記電流の方向を示す電流方向像を生成するように構成される、画像生成部と、を備え、
前記画像生成部は、前記検出信号から生成された磁気の強度を示す強度像データに対して、前記位相像データに基づく磁気方向のデータを付加したデータを生成し、当該データに基づいて電流の強度を示す電流強度像を生成し、前記電流強度像と前記電流方向像とに基づいて、電流の強度と、方向に応じて設定された複数の色によって示される電流の方向と、が示される電流像を生成するように構成されている画像生成装置。
【請求項８】
前記複数の色は、少なくとも、電流の方向に対応して区分された４つの角度範囲に対してそれぞれ設定された異なる色を有している、請求項７に記載の画像生成装置。
【請求項９】
前記画像生成部は、前記複数の色のデータを含む色テーブルと、電流の方向に対応して区分された角度範囲のデータを含む角度テーブルと、を有し、
前記色テーブルと前記角度テーブルとの対応関係を変更可能に構成される、請求項７又は８に記載の画像生成装置。
【請求項１０】
前記画像生成部は、互いに逆となる方向を示す色同士が補色の関係となるように、前記複数の色を設定する、請求項７〜９のいずれか一項に記載の画像生成装置。
【請求項１１】
前記画像生成部は、前記電流の方向と前記複数の色との対応関係が、色相環のようにグラデーション状となるように、前記複数の色を設定する、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の画像生成装置。
【請求項１２】
前記画像生成部は、ビオ・サバールの法則に基づいて前記電流方向像及び前記電流強度像を生成する、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の画像生成装置。
【請求項１３】
半導体デバイスに対して刺激信号を印加したときに、前記半導体デバイスに流れる電流の方向を示す画像を取得する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記刺激信号の印加によって発生した前記半導体デバイスの厚さ方向の磁気に基づく検出信号と前記刺激信号に基づいて生成される参照信号との位相差に基づいて、前記位相差を示す位相成分を含んだ位相像データを生成する位相像データ生成部と、
前記位相像データから求められる、前記厚さ方向における前記磁気の向きの情報に基づいて、前記電流の方向を示す電流方向像を生成する画像生成部であって、前記検出信号から生成された磁気の強度を示す強度像データに対して、前記位相像データに基づく磁気方向のデータを付加したデータを生成し、当該データに基づいて電流の強度を示す電流強度像を生成し、前記電流強度像と前記電流方向像とに基づいて、電流の強度と、方向に応じて設定された複数の色によって示される電流の方向と、が示される電流像を生成する前記画像生成部として機能させる画像生成プログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の画像生成プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像生成方法、画像生成装置、画像生成プログラム及び記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイスの検査のために、半導体デバイスにおける電流の強度や電流の流れている部位を検出する検出装置が知られている。例えば、特許文献１には、半導体デバイスから発生する電流によって誘起される磁気を、磁気検出器（超伝導量子干渉素子：SQUID）を用いて検出する非破壊解析装置が開示されている。この装置では、基準信号に同期した変調信号によって強度変調された変調ビームを半導体デバイスに対して照射している。そして、磁気検出器から出力される検出信号と基準信号に基づいて位相差像を得ている。また、非特許文献１には、SQUID等の磁気検出器で検出された磁束密度から、平面方向の電流密度を求める手法が開示されている。この非特許文献１では、電流と磁場との関係をビオ・サバールの法則を用いて数式化し、磁場から電流密度を求める手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１３４１９６号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Bradley J. Roth, Nestor G.Sepulveda, and John P. Wikswo, Jr., “Using a magnetometer to image atwo-dimensional current distribution,”J. Appl. Phys. , 65 (1), 1 January1989.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、単に位相差像を用いて高感度に良品と不良品の差異を見分けるに過ぎない。また、非特許文献１では、磁場から電流密度を求める理論式が開示されるに過ぎない。このように、いずれの文献においても、半導体デバイスにおける電流の流れる方向を求める手法等は開示されていない。そこで、本発明は、半導体デバイスにおける電流の方向を示す画像である電流方向像を生成することができる画像生成方法及び画像生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一側面に係る画像生成方法は、半導体デバイスに流れる電流の方向を示す画像を生成する画像生成方法であって、半導体デバイスに刺激信号を印加するステップと、刺激信号の印加によって発生した磁気を検出し、検出信号を出力するステップと、刺激信号に基づいて生成される参照信号と検出信号との位相差に基づいて、位相差を示す位相成分を含んだ位相像データを生成するステップと、位相像データに基づいて、電流の方向を示す電流方向像を生成するステップと、を含む。
【０００７】
また、一側面に係る画像生成装置は、半導体デバイスに流れる電流の方向を示す画像を取得する画像生成装置であって、半導体デバイスに刺激信号を印加する信号印加部と、刺激信号の印加によって発生した磁気に基づく検出信号を出力する磁気検出部と、刺激信号に基づいて生成される参照信号と検出信号との位相差に基づいて、位相差を示す位相成分を含んだ位相像データを生成し、位相像データに基づいて、電流の方向を示す電流方向像を生成する、画像生成部と、を備える。
【０００８】
また、一側面に係る画像生成プログラムは、半導体デバイスに対して刺激信号を印加することにより半導体デバイスに流れる電流の方向を示す画像を取得する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、コンピュータを、刺激信号の印加によって発生した磁気に基づく検出信号と刺激信号に基づいて生成される参照信号との位相差から位相差を示す位相成分を含んだ位相像データを生成する位相像データ生成部と、位相像データに基づいて電流の方向を示す電流方向像を生成する画像生成部として機能させる。また、他の一側面に係る記録媒体は、画像生成プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【０００９】
この画像生成方法、画像生成装置及び画像生成プログラムでは、半導体デバイスに印加された刺激信号によって磁気が発生する。そして、刺激信号に基づいて生成される参照信号と、磁気に基づく検出信号との位相差に基づいて、位相差を示す位相成分を含んだ位相像データが生成される。位相差は磁場の方向によって変化するため、位相像データは磁場の方向の情報を含むことになる。磁場の方向は、電流の方向によって決まるため、位相像データに基づいて、電流の方向を判定することが可能となる。これにより、判定された電流の方向を用いて、電流の方向を示す画像を生成することができる。
【００１０】
一形態において、電流方向像は、方向に応じて設定された複数の色によって、電流の方向が示される構成でもよい。このような構成により、電流の位置と方向とを視覚的に容易に把握することができる。
【００１１】
一形態において、複数の色は、少なくとも、電流の方向に対応して区分された４つの角度範囲に対してそれぞれ設定された異なる色を有している構成でもよい。一般的に、半導体デバイスにおける電流経路は、平面視において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に設計されることが多い。この場合、電流の方向は、Ｘ方向、−Ｘ方向、Ｙ方向及び−Ｙ方向の４つとなる。上記構成のように少なくとも異なる４色を有することで、４つの方向を識別しやすくなる。
【００１２】
一形態において、電流方向像を生成するステップは、電流の方向と複数の色との対応関係を変更するステップを含む構成でもよい。例えば、画像生成部は、複数の色のデータをもつ色テーブルと、電流の方向に対応して区分された角度範囲のデータをもつ角度テーブルと、を有し、色テーブルと角度テーブルとの対応関係を変更可能である構成でもよい。この構成によれば、例えば、得られた画像の向きが傾いている場合でも、容易に配色の調整を行うことができる。
【００１３】
一形態において、検出信号から生成された磁気の強度を示す強度像データに対して、位相像データに基づく磁気方向のデータを付加したデータを生成し、当該データに基づいて電流の強度を示す電流強度像を生成するステップをさらに含む構成でもよい。この場合、電流強度像と電流方向像とに基づいて電流の強度及び方向を示す電流像を生成するステップをさらに含む構成でもよい。この場合、画像生成部は、検出信号から生成された、磁気の強度を示す強度像データに対して位相像データに基づく磁気方向のデータが付加されたデータを生成し、当該データに基づいて電流の強度を示す電流強度像を生成する構成でもよい。磁気の強度は電流の大きさに対応している。そのため、強度像データに対して磁気方向のデータを付加することによって、電流の大きさを画像に表現することができる。
【００１４】
一形態において、電流の方向を示す電流方向像を生成するステップは、検出信号から生成された磁気の強度を示す強度像データに対して、位相像データに基づく磁気方向のデータを付加したデータを生成し、当該データに基づいて電流方向像を生成してもよい。この場合、画像生成部は、検出信号から生成された、磁気の強度を示す強度像データに対して位相像データに基づく磁気方向のデータが付加されたデータを生成し、当該データに基づいて電流方向像を生成する構成でもよい。位相成分と磁気の強度情報の両方を含む当該データを用いることで、より高精度に電流の方向を示す電流方向像を得ることができる。
【００１５】
一形態において、磁気検出部は、光を発生する光源と、半導体デバイスに対向配置される磁気光学結晶と、光を磁気光学結晶に照射し、磁気光学結晶から反射された光を導光する照射光学系と、磁気光学結晶から反射された光を検出して、検出信号を出力する光検出器と、を有する構成でもよい。
【発明の効果】
【００１６】
この画像生成方法及び画像生成装置によれば、半導体デバイスにおける電流の方向を示す画像である電流方向像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る検査装置の構成図である。
【図２】図１の検査装置における光分割光学系を説明するための図である。
【図３】位相差を説明するための図である。
【図４】電流像を得る手順の概要を説明するための図である。
【図５】強度像の一例を示す画像である。
【図６】位相像の一例を示す画像である。
【図７】電流強度像及び電流方向像を取得する手順を説明するための図である。
【図８】電流強度像及び電流方向像を取得する手順を説明するための図である。
【図９】電流強度像の一例を示す画像である。
【図１０】電流方向像の一例を示す画像である。
【図１１】電流方向像における色の割り当てを説明する図である。
【図１２】角度と色との関係を示すテーブルである。
【図１３】電流強度像による電流方向像のコントラスト調整を説明する図である。
【図１４】電流像の一例を示す画像である。
【図１５】配色調整画面の一例を示す図である。
【図１６】電流方向像を取得する手順を説明するための図である。
【図１７】電流強度像の一例を示す画像である。
【図１８】電流像の一例を示す画像である。
【図１９】電流強度像を取得する手順を説明するための図である。
【図２０】電流強度像を取得する手順を説明するための図である。
【図２１】電流強度像の一例を示す画像である。
【図２２】画像生成プログラムを記録する記録媒体の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
図１に示されるように、本実施形態に係る画像生成装置１は、例えば、半導体デバイスＤにおいて異常発生箇所を特定する等、半導体デバイスＤの検査に使用することができる。画像生成装置１は、半導体デバイスＤに対して刺激信号を印加することにより半導体デバイスＤに流れる電流の方向を求め、半導体デバイスＤに流れる電流の方向を示す画像を生成する。
【００２０】
半導体デバイスＤとしては、トランジスタ等のＰＮジャンクションを有する集積回路（例えば、小規模集積回路（ＳＳＩ：Small  Scale  Integration）、中規模集積回路（ＭＳＩ：Medium  Scale  Integration）、大規模集積回路（ＬＳＩ：Large  Scale  Integration）、超大規模集積回路（ＶＬＳＩ：Very  Large  Scale  Integration）、超々大規模集積回路（ＵＬＳＩ：Ultra  Large  Scale  Integration）、ギガ・スケール集積回路（ＧＳＩ：Giga  Scale  Integration））、大電流用／高圧用ＭＯＳトランジスタ及びバイポーラトランジスタ、電力用半導体素子（パワーデバイス）等がある。また、半導体デバイスＤは、半導体デバイスを含むパッケージ、複合基板等であってもよい。
【００２１】
半導体デバイスＤには、デバイス制御ケーブルを介してテスタユニット１１（信号印加部）が電気的に接続されている。テスタユニット１１は、電源（図示せず）によって動作させられ、半導体デバイスＤに所定の変調電流信号（刺激信号）を印加する。半導体デバイスＤでは、当該変調電流信号に伴い変調磁場が発生する。変調磁場に応じて強度変調した光が後述する光検出器２２に検出されることによって、特定の周波数で変調された光を検出することが可能となる。なお、テスタユニット１１からの変調電流信号を半導体デバイスＤに印加しながら、検出周波数に応じた光を光源１３（後述）から発生させることによりロックイン検出を行うものであってもよく、この場合Ｓ／Ｎを向上させることができる。テスタユニット１１は、タイミング信号ケーブルを介して周波数解析部１２に電気的に接続されている。なお、刺激信号として変調電圧信号を印加してもよい。
【００２２】
画像生成装置１は、光源１３を備えている。光源１３は、電源（図示せず）によって動作させられ、後述するＭＯ結晶１８（磁気光学結晶）及び半導体デバイスＤに照射されるＣＷ光またはパルス光を発生し出力する。光源１３から出力される光は、インコヒーレント（非コヒーレント）な光でもよいし、レーザ光のようなコヒーレントな光であってもよい。インコヒーレントな光を出力する光源１３としては、ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）やＡＳＥ（Amplified SpontaneousEmission）、ＬＥＤ（LightEmitting Diode）等を用いることができる。光源１３から出力される光がインコヒーレントな光である場合には、ＭＯ結晶１８における反射光と、半導体デバイスＤにおける反射光との間で生じる干渉ノイズを低減することができる。ＭＯ結晶１８における反射光には、ＭＯ結晶１８の光入射面における反射光、及びＭＯ結晶１８の光反射面における反射光の双方が含まれる。なお、ＭＯ結晶１８の光入射面における反射光の影響は、光入射面に反射防止加工を施すことにより低減してもよい。
【００２３】
また、コヒーレントな光を出力する光源１３としては、固体レーザ光源や半導体レーザ光源等を用いることができる。光源１３から出力される光の波長は、５３０ｎｍ以上であり、好ましくは１０６４ｎｍ以上である。光源１３から出力された光は、偏光保存シングルモード光カプラ（図示せず）、及び、プローブ光用の偏光保存シングルモード光ファイバを介して光分割光学系１４に導かれる。光分割光学系１４の詳細については後述する。光源１３から光分割光学系１４に導かれた光は、更に光スキャナ１５及び対物レンズ１６を含む照射光学系に導かれる。照射光学系である光スキャナ１５及び対物レンズ１６は、光源１３から出力された光をＭＯ結晶１８に対して照射する。
【００２４】
光スキャナ１５は、ＭＯ結晶１８の光入射面上の照射スポットを走査する。より詳細には、光スキャナ１５は、後述するコンピュータ２４によって制御されることにより、照射スポットを走査する。光スキャナ１５は、例えばガルバノミラーやＭＥＭＳ（micro electro mechanical system）ミラー等の光走査素子によって構成されている。
【００２５】
対物レンズ１６は、光スキャナ１５によって導かれた光をＭＯ結晶１８に集光する。対物レンズ１６は、ターレット（不図示）等により、低倍率対物レンズと高倍率対物レンズとを切替可能に構成されている。低倍率対物レンズの倍率は例えば５倍であり、高倍率対物レンズの倍率は例えば５０倍である。対物レンズ１６には、対物レンズ駆動部１７が連結されている。対物レンズ駆動部１７が光源１３からの光の光軸方向ＯＤに移動することにより、対物レンズ１６の焦点位置を調整することができる。
【００２６】
ＭＯ結晶１８は、半導体デバイスＤに対向して配置される。ＭＯ結晶１８は、磁気光学効果により、半導体デバイスＤで発生した磁界に応じて屈折率が変化し、入射された光の偏光状態（偏光方向）を変化させる。例えば、半導体デバイスＤの故障時等において、半導体デバイスＤに変調電流信号が印加されると、故障個所に応じたリーク電流が流れる電流経路が発生する場合がある。この場合、リーク電流が発生した箇所では、リーク電流が発生していない箇所とは異なる磁界が生じる。ＭＯ結晶１８は、このような磁界の変化に応じて、偏光方向が変化した反射光を出射する。当該反射光の偏光方向の相違は、後述する光検出器２２によって取得される光の強度の相違として表れる。ＭＯ結晶１８における反射光は、対物レンズ１６及び光スキャナ１５を介して光分割光学系１４に戻され、戻り光用の光ファイバを介して光検出器２２に導かれる。このような構成により、磁気を検出するための磁気検出部が構成される。
【００２７】
ここで、ＭＯ結晶１８には、可とう性部材２１を介して、ＭＯ結晶１８を保持するホルダ１９が連結されている。可とう性部材２１は、例えばゴムやバネ等を含んで構成されたリング状の弾性部材である。また、可とう性部材２１は、形状が変形する部材であればよく、必ずしも弾性部材でなくてもよい。可とう性部材２１は、光軸方向ＯＤから見てＭＯ結晶１８の外縁の少なくとも一部を覆うように、ＭＯ結晶１８に固着されている。可とう性部材２１は、ＭＯ結晶１８の光入射面側に固着されている。また、ホルダ１９は、例えばリング状であって、光軸方向ＯＤから見て可とう性部材２１の外縁を覆うように、可とう性部材２１に固着されている。よって、可とう性部材２１の一面は、ＭＯ結晶１８に固着され、可とう性部材２１の他面はホルダ１９に固着されている。リング状の可とう性部材２１がＭＯ結晶１８の外縁を覆い、リング状のホルダ１９が可とう性部材２１の外縁を覆っているので、光軸方向ＯＤから見ると、ＭＯ結晶１８の光入射面上には、対物レンズ１６からの光が入力されるための開口が形成されている。ホルダ１９には、ホルダ駆動部２０が連結されている。
【００２８】
ホルダ駆動部２０は、光軸方向ＯＤに移動することにより、ホルダ１９を光軸方向ＯＤに移動させる。ホルダ駆動部２０が光軸方向ＯＤに移動することにより、ホルダ１９と半導体デバイスＤとの距離が縮められ、ＭＯ結晶１８が半導体デバイスＤに押し付けられる。つまり、ＭＯ結晶１８は、半導体デバイスＤに当接可能とされている。ＭＯ結晶１８への光照射は、ＭＯ結晶１８が半導体デバイスＤに当接した状態で行われる。なお、ＭＯ結晶１８への光照射は、半導体デバイスＤに当接した状態で行われることに限らず、ＭＯ結晶１８と半導体デバイスＤの間に所定の間隔を持った状態で行われてもよい。また、対物レンズ駆動部１７とホルダ駆動部２０とは一体型の構成とされていてもよい。この場合、当該一体型の構成は、対物レンズ１６及びホルダ１９をそれぞれ個別に移動させる機構を有していてもよい。
【００２９】
光検出器２２は、照射された光に応じて、半導体デバイスＤに当接したＭＯ結晶１８からの反射光を検出し、検出信号を出力する。光検出器２２は、例えば、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、光電子増倍管、又はエリアイメージセンサ等である。光検出器２２は、少なくとも１つの検出器を有しており、当該検出器に入力された光の強度を検出する。
【００３０】
ここで、光分割光学系１４について図２も参照しながら説明する。光分割光学系１４は、コリメータ１４１，１４６と、シャッタ１４２と、偏向ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳ：Polarization Beam Splitterと記載）１４３、ファラデーローテータ（以下、ＦＲ：Faraday Rotatorと記載）１４４と、を含んで構成されている。図２に示されるように、光源１３からの光が光スキャナ１５を介してＭＯ結晶１８に照射される際には、まず、光源１３からの光がコリメータ１４１を介してシャッタ１４２に入力される。シャッタ１４２は光のＯＮ／ＯＦＦを制御できるものであればよい。そして、シャッタ１４２から出力された光が、ＰＢＳ１４３に入力される。ＰＢＳ１４３は、偏光成分が０度の光を透過し９０度の光を反射するように設定されている。また、ＰＢＳ１４３は、シャッタ１４２からの光の偏光に合わせて設定されている。そのため、ＰＢＳ１４３はシャッタ１４２からの光を透過する。ＰＢＳ１４３を透過した偏光成分が０度の光は、入力光の偏光面を２２．５度傾ける（回転させる）ＦＲ１４４に入力され、その偏光成分が２２．５度となる。ＦＲ１４４を透過した光は、偏光成分が２２．５度の光として光スキャナ１５に入力される。当該光は、ＭＯ結晶１８に照射される。
【００３１】
ＭＯ結晶１８からの反射光は、半導体デバイスＤに印加される変調電流信号で発生した磁界（磁場強度）に比例した磁気光学効果（カー効果、ファラデー効果等）に応じて、偏光面が回転している。当該反射光は、ＦＲ１４４により偏光面を２２．５度傾けられ、ＰＢＳ１４３に入力される。当該反射光は、ＰＢＳ１４３によって偏光成分が９０度の光及び０度の光に分割される。偏光成分が９０度の光は、ＰＢＳ１４３にて反射しコリメータ１４６を介して光検出器２２の検出器に入力される。このように、光検出器２２は、半導体デバイスＤで発生した磁界（磁場強度）に応じた偏光面の変化を、光強度として検出し、当該光強度に応じた強度（振幅）の検出信号をアンプ２３に出力する。なお、光分割光学系１４として、ＰＢＳ１４３が1つのみ備わっており、直交する直線偏光のうち偏光成分が９０度の光のみ検出する構成を説明したが、これに限定されない。すなわち、光分割光学系１４は、ＰＢＳ１４３及びＦＲ１４４の間に入力光の偏光面を４５度傾けるＦＲと、偏光成分が４５度の光を透過し１３５度の光を反射するようなＰＢＳと、コリメータとを更に備え、直交する直線偏光の双方、すなわち偏光成分が９０度の光及び０度の光を捉えて差動検出する構成であってもよい。また、光分割光学系１４として、ハーフミラーを用いてもよい。
【００３２】
図１に戻り、アンプ２３は、光検出器２２によって出力された検出信号を増幅して出力する。当該増幅後の検出信号は、周波数解析部１２に入力される。周波数解析部１２としては、ロックインアンプやスペクトラムアナライザ、デジタイザ、クロス・ドメイン・アナライザ（登録商標）等が用いられる。周波数解析部１２は、増幅後の検出信号における計測周波数成分を抽出する。計測周波数は、例えば半導体デバイスＤに印加される変調電流信号の変調周波数に基づいて設定される。また、周波数解析部１２は、半導体デバイスＤに印加される変調電流信号と周期が同じ参照信号を取得する。当該参照信号は、例えば、テスタユニット１１から出力されて周波数解析部１２に入力される。
【００３３】
周波数解析部１２は、計測周波数成分を抽出した検出信号と、取得した参照信号との位相差を導出する。上述したように、検出信号の振幅は、半導体デバイスＤで発生した磁界（磁場強度）に応じて変化する。そして、周波数解析部１２は、検出信号の振幅に基づいて、検出信号と参照信号との位相差を特定することができる。ここで、電流経路箇所の反射光に係る検出信号と参照信号との位相差は、特定の値となる。具体的には、当該特定の値は、実質的に、電流に応じて発生した磁場がＭＯ結晶１８を貫く方向の正負に応じた２値のいずれかとなる。図３に示されるように、参照信号は、周波数解析部１２により刺激信号と同じ周期とされる。また、電流経路箇所の検出信号と参照信号との位相差（以下、電流位相差と記載する場合がある）は、複数周期に亘って一定となる。具体的には、電流位相差は、参照信号と刺激信号との位相差θ１と、刺激信号と検出信号との位相差θ２とを加算した値となる。位相差θ１は、参照信号を生成する周波数解析部１２の設定によって変化させることができる。電流位相差をより簡易に求めるべく、参照信号の位相と刺激信号の位相とが等しくし、位相差θ１が０とすることが好ましい。位相差θ２は、電流に応じて発生した磁場がＭＯ結晶を貫く方向の正負に応じて、１８０度（π）異なる２値のいずれかとなる。すなわち、磁場方向が正である電流経路箇所の検出信号と刺激信号との位相差θ２と、磁場方向が負である電流経路箇所の検出信号と刺激信号との位相差θ２とは、１８０度（π）異なっている。一方で、半導体デバイスＤにおける電流経路箇所以外の検出信号と参照信号との位相差は、特定の値とならず、ランダムな値となる。周波数解析部１２は、特定した位相差を示す情報を含んだ解析信号をコンピュータ２４（画像生成部）に出力する。また、周波数解析部は、アンプ２３から入力された、光強度に応じた強度（振幅）の検出信号をコンピュータ２４に出力する。
【００３４】
コンピュータ２４は例えばＰＣ等である。コンピュータ２４には、ユーザから計測条件等が入力されるキーボードやマウス等の入力装置２６と、ユーザに計測結果等を示すためのディスプレイ等の表示装置２５とが接続されている。コンピュータ２４は、プロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）、記録媒体であるＲＡＭ（RandomAccess Memory）又はＲＯＭ（Read Only Memory）、及び入出力モジュールを含む。コンピュータ２４は、入出力モジュールを介して光源１３、光スキャナ１５、対物レンズ駆動部１７、テスタユニット１１、光検出器２２、周波数解析部１２等と電気的に接続（coupling）されており、ＣＰＵによってそれらを制御する機能を実行する。
【００３５】
コンピュータ２４は記録媒体に記録された画像生成プログラムＰ１（後述）をＣＰＵで実行することにより、振幅像、位相像、電流強度像、電流方向像及び電流像の生成を行う。図４に示されるように、コンピュータ２４は、まず、計測データに基づいて振幅像（強度像）及び位相像を生成する（ステップＳ１）。本実施形態では、計測データは、光検出器２２から検出された検出信号のデータと、周波数解析部１２から出力された解析信号のデータとを有している。また、振幅像は磁場の強度（磁束密度）を示し、位相像は磁場の方向を示す。次いで、コンピュータ２４は、振幅像及び位相像に基づいて、電流の強度（電流密度）を示す電流強度像を生成する（ステップＳ２）。電流強度像において、例えば、電流の強度は明るさ（輝度）によって示される。また、コンピュータ２４は、振幅像及び位相像に基づいて、電流の方向を示す電流方向像を生成する（ステップＳ３）。電流方向像において、例えば、電流の方向は色によって示される。次いで、コンピュータ２４は、電流強度像及び電流方向像に基づいて、電流の強度及び方向を示す電流像を生成する（ステップＳ４）。
【００３６】
振幅像、位相像、電流強度像、電流方向像及び電流像の生成の方法について、以下、具体的に説明する。
【００３７】
［振幅像の生成］
コンピュータ２４は、検出信号の光強度（振幅）、及びＭＯ結晶１８の光入射面上の照射スポットの情報に基づいて、照射スポット毎に光強度をマッピングし、振幅像を生成する。振幅像とは、光強度を、光強度に応じた所定の輝度値でマッピングした画像である。そのため、振幅像は、磁場の強度（磁束密度）を示すものの、磁場の方向を示すことはない。光強度と輝度値との対応関係は、例えば光強度が０である場合に輝度値が０a.u.とされ、光強度が最大である場合に輝度値が３２０００a.u.とされる。すなわち、図５に示されるように、振幅像では、磁場の強度が大きいほど白に近く描画され、磁場の強度が小さいほど黒に近く描画される。コンピュータ２４は、各照射スポットに対応する光強度が含まれた振幅像データを生成する。振幅像データにおいては、各照射スポットの位置を考慮した画像中の位置（参照画素）に、各照射スポットに対応する光強度がマッピングされている。
【００３８】
［位相像の生成］
コンピュータ２４は、解析信号に含まれた位相差（位相成分）、及びＭＯ結晶１８の光入射面上の照射スポットの情報に基づいて、照射スポット毎に位相成分をマッピングし、位相像を生成する。位相像とは、位相差を、位相差に応じた所定の輝度値でマッピングした画像である。位相差と輝度値との対応関係は、例えば位相差が−πである場合に輝度値が０a.u.とされ、位相差が０である場合に輝度値が１６０００a.u.とされ、位相差が＋πである場合に輝度値が３２０００a.u.とされる。すなわち、図６に示されるように、位相像では、位相差が−πに近付くほど黒く描かれ、位相差がπに近付くほど白く描かれる。コンピュータ２４は、各照射スポットに対応する位相成分が含まれた位相像データを生成する。位相像データにおいては、各照射スポットの位置を考慮した画像中の位置（参照画素）に、各照射スポットに対応する位相成分がマッピングされている。
【００３９】
［電流強度像、電流方向像の生成］
本実施形態では、式（１）として示されるビオ・サバールの法則に基づいて、電流強度像及び電流方向像が生成される。
【数１】
2020042048.tif 000003
【００４０】
図７に示されるように、厚さｄを有する半導体デバイスをモデルとして、電流強度像及び電流方向像が生成される原理について説明する。この例では、半導体デバイスの表面がｘｙ平面として規定され、半導体デバイスの厚さ方向がｚ軸（デバイス表面を０とする）として規定される。空間内の位置ｒ（ｘ、ｙ、ｚ）における磁束密度をＢ（ｒ）とする。位置ｒはデバイスの表面からｚ軸方向に一定の距離であり、この距離はデバイスの厚みｄよりも十分に小さいものとする。また、位置ｒの磁場に影響を与えるデバイス表面上の点ｒ’（ｘ’、ｙ’、０）における電流密度をＪ（ｒ’）とする。この場合磁束密度Ｂ（ｒ）と、電流密度Ｊ（ｒ’）と、位置ｒから点ｒ’までの距離ｒ−ｒ’は、図７のようになる。このモデルでは、位置ｒにおけるｚ軸の磁束のみが、検出信号として検出される。そのため、ビオ・サバールの法則をｚ軸方向のみに展開し、式（２）を得る。
【数２】
2020042048.tif 000004
【００４１】
一方、電流が定常的であり、発散及び消滅がないものと考えると、面電流勾配の和が零であり、式（３）から式（４）が得られる。
【数３】
2020042048.tif 000005
【数４】
2020042048.tif 000006
【００４２】
これにより、式（２）及び（４）と、計測された磁束密度Ｂ（ｒ）とを用いることによって、電流密度Ｊ（ｒ’）を算出することができる。以下、具体的な算出フローについて説明する。図８に示されるように、まず、コンピュータ２４は、ｚ軸方向の磁束密度Ｂｚ（絶対値）として、振幅像を得る（ステップＳ１１）。次に、コンピュータ２４は、生成された位相像を用いて、振幅像に正負の符号を付加し、磁束の向きの情報を含む磁束密度Ｂｚ’を構築する（ステップＳ１２）。本実施形態では、例えば、式（５）に示されるように、参照画素における振幅値をＡｐ、位相値をＰｐとすると、位相像の位相成分が０〜πまでの領域を「正」、−π〜０までの領域を「負」として、対応する参照画素の振幅像に正負の符号が付加される。
【数５】
2020042048.tif 000007
【００４３】
次に、コンピュータ２４は、構築された磁束密度Ｂｚ’をフーリエ変換することによって、二次元のスペクトルを得る（ステップＳ１３）。そして、式（４）によって、ステップＳ１３で得られたスペクトルが、ｘ軸方向のスペクトルｊｘ（ｕ，ｖ）とｙ軸方向のスペクトルｊｙ（ｕ，ｖ）とに分解される（ステップＳ１４）。次に、得られたスペクトルｊｘ（ｕ，ｖ）とｙ軸方向のスペクトルｊｙ（ｕ，ｖ）が逆フーリエ変換され、ｘ軸方向の電流密度Ｊｘとｙ軸方向の電流密度Ｊｙとが得られる（ステップＳ１５）。続いて、得られた電流密度Ｊｘの実部と電流密度Ｊｙの実部とを式（６）に代入することによって、電流強度像データが得られる（ステップＳ１７）。電流強度像データでは、各参照画素の位置情報と、当該位置における電流強度とが紐付けられている。また、得られた電流密度Ｊｘの実部と電流密度Ｊｙの実部とを式（７）に代入することによって、電流方向像データが得られる（ステップＳ１８）。電流方向像データでは、各参照画素の位置情報と、当該位置における電流方向とが紐付けられている。電流方向は、参照画素における平面上の任意の方向（実施形態では、描画される画像における右方向）を０度方向として、−π〜πの範囲で規定される。
【数６】
2020042048.tif 000008
【数７】
2020042048.tif 000009
【００４４】
なお、ステップＳ１２において、振幅像及び位相像によってＩ像（余弦画像）及びＱ像（正弦画像）を構築し、これをＢｚ’としてフーリエ変換してもよい。すなわち、参照画素における振幅値をＡｐ、位相値をＰｐとすると、Ｉ像は式（８）によって算出され、Ｑ像は式（９）によって算出される。フーリエ変換は、複素数から複素数への可逆の写像（いわゆる直交変換）である。よって、Ｉｐ＋ｉＱｐをＢｚ’としてフーリエ変換の入力とする。このように、Ｂｚ’を構築することによって、時間位相の情報を保持することができるので、位相遅れを検出することができる。
【数８】
2020042048.tif 000010
【数９】
2020042048.tif 000011
【００４５】
コンピュータ２４は、得られた電流強度像データ、及び、参照画素の位置情報に基づいて、参照画素毎に電流強度像データの値をマッピングし、電流強度像を生成する。本実施形態の電流強度像とは、電流強度を、電流強度に応じた所定の輝度値でマッピングした画像である。電流強度と輝度値との対応関係は、例えば１６ｂｉｔで輝度値を表す場合、電流強度が０である場合に輝度値が０a.u.とされ、電流強度が最大である場合に輝度値が６５５３５a.u.とされる。図９に示されるように、電流強度画像では、電流の強度（電流密度）が高いほど白に近く描かれる。
【００４６】
コンピュータ２４は、得られた電流方向像データ、及び、参照画素の位置情報に基づいて、参照画素毎に電流方向像データをマッピングし、電流方向像を生成する。本実施形態の電流方向像（図１０参照）とは、電流方向を、電流方向に応じた所定の色をマッピングした画像である。電流方向と色との対応関係は、所定の範囲に区分された角度範囲に対して、異なる色が割り当てられることで決められる。本実施形態では、例えば、図１１に示されるように、４つの範囲に区分された角度範囲に対して、それぞれ異なる色が割り当てられる。この例では、電流方向が−π／４〜π／４の範囲には「赤」が割り当てられている。電流方向がπ／４〜３π／４の範囲には「黄」が割り当てられている。電流方向が３π／４〜π、−π３／４〜−πの範囲には「緑」が割り当てられている。また、電流方向が−３π／４〜−π／４の範囲には「シアン」が割り当てられている。この例では、互いに逆となる方向を示す色同士が補色の関係（赤と緑、黄とシアン）となっている。コンピュータ２４は、例えば図１２（ａ）に示されるような電流方向と色とが対応したテーブルを有していてもよい。このテーブルは、電流方向を角度として規定した角度テーブルと、角度範囲に対応する色が規定された色テーブルとを有している。角度テーブルと色テーブルとは、例えば一対一で対応している。この場合、コンピュータ２４は、テーブルを参照することによって、電流方向に対応する色を決定することができる。
【００４７】
例えば、参照画素における電流が画像において右方向に流れる場合、参照画素は、電流方向０に対応する「赤」でマッピングされる。参照画素における電流が画像において上方向に流れる場合、参照画素は、電流方向π／２に対応する「黄」でマッピングされる。参照画素における電流が画像において左方向に流れる場合、参照画素は、電流方向π又は−πに対応する「緑」でマッピングされる。参照画素における電流が下方向に流れる場合、参照画素は、電流方向−π／２に対応する「シアン」でマッピングされる。図１０に示されるように、電流方向画像では、黄及びシアンによって描かれる領域が画像において上下方向に延在している。また、赤及び緑によって描かれる領域が画像において左右方向に延在している。また、マーブル模様に見える部分は電流経路が存在しない領域であるため、赤、黄、緑及びシアンによってランダムに描画されている。
【００４８】
［電流像の生成］
コンピュータ２４は、得られた電流強度像（電流強度像データ）及び電流方向像（電流方向像データ）に基づいて電流の強度及び方向を示す電流像（電流像データ）を生成する。例えば電流強度像と電流方向像を合成処理することによって、電流像を生成する。電流像の生成においては、電流方向像を形成する色に対して、電流強度像の輝度値によるコントラストエンハンスが加えられる。すなわち、電流方向像の色が電流強度像の輝度値に応じた明度を有する。例えば、コンピュータ２４は、参照画素における色を電流方向像から参照し、参照画素における明度を電流強度像の輝度値から生成する。明度は、例えば、電流強度像における最大の輝度値（６５５３５）を色の最大の明度（２５５）に対応させ、最小の輝度値（０）を最小の明度（０）に対応させることで生成される。例えば、図１３に示されるように、参照画素の色が「黄」である場合、参照画素の輝度値に対応する明度が割り当てられる。この例では、ＲＧＢのうち「黄」を構成する色成分であるＲ及びＧの値が輝度値に応じた値となる。すなわち、参照画素におけるＲ及びＧの値は、最大の輝度値に対する参照画素の輝度値の割合を２５５に乗じた値となる。コントラストエンハンスが加えられた色によって全ての参照画素がマッピングされることによって、電流像が生成される。電流像は、表示装置２５に表示され得る。なお、上記の例では電流強度像における最大の輝度値を色の最大の明度に対応させ、最小の輝度値を最小の明度に対応させているが、この限りではない。ユーザは電流強度像の輝度分布に合わせて、より視認しやすいように当該対応を自由に変更してもよい。例えば、電流強度像の輝度が最大輝度値のほうに多く分布している場合は、最小の輝度値よりも大きい輝度値を最小の明度に対応させてもよい。また例えば、電流強度像の輝度が最小輝度値のほうに多く分布している場合は、最大の輝度値よりも小さい輝度値を最大に明度に対応させてもよい。
【００４９】
図１４に示す電流像では、電流強度像（図９参照）における電流密度の小さい領域（図９において黒で描かれている部分）が黒に近い色で描画されている。また、電流密度の大きい領域（図９において白で描かれている部分）では、電流方向像の色が認識されやすくなっている。これにより、画像において上下方向に流れる電流（シアン、黄）と、左右方向に流れる電流（赤、緑）とが、電流方向像に比べて確認しやすくなっている。
【００５０】
本実施形態では、電流像の生成前及び生成後に、配色を変更（調整）することができる。図１５に示されるように、例えば、コンピュータ２４は、生成した電流像２０１と共に操作アイコン２０２を表示装置２５に表示する。図示例の操作アイコン２０２では、円内に４つの異なる矢印画像２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄが描かれている。矢印画像２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄは、それぞれ異なる色によって描かれている。また、矢印画像２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄは、それぞれ異なる方向を示している。矢印画像２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄにおける、それぞれの色と方向とは、電流方向像における色と電流方向との関係に対応している。したがって、図１１、図１２（ａ）に示す対応関係の場合には、右を示す矢印画像２０２ａが赤によって描かれ、上を示す矢印画像２０２ｂが黄によって描かれ、左を示す矢印画像２０２ｃが緑によって描かれ、下を示す矢印画像２０２ｄがシアンによって描かれる。また、操作アイコン２０２には、円内を各矢印画像に対応する電流方向の角度範囲に区切るライン２０３が描かれている。
【００５１】
コンピュータ２４は、入力装置２６からの入力（例えばマウスによる操作や、回転角度の入力）があった場合に、入力された操作に応じて操作アイコン２０２を回転表示する。そして、コンピュータ２４は、入力された操作に対応するように、電流方向と色との対応関係を変更する。例えば、初期状態が図１２（ａ）に示す対応関係の場合に、マウスの操作によって、操作アイコン２０２が右回りに９０度（−π／２）回転されたとする。この場合、図１２（ｂ）に示されるように、テーブルは、角度テーブルに対して色テーブルが−９０度分ずれた状態に更新される。そして、コンピュータ２４は、更新されたテーブルを参照して電流方向像を生成する。これにより、表示装置２５には、更新された配色に変更された電流像２０１が表示される。操作アイコン２０２の回転操作は、表示装置２５に電流強度像や電流方向像が表示されている状態で行われてもよい。また、入力装置２６からの入力によって、電流像２０１を回転させてもよい。この場合、電流像２０１の回転角度に応じて、テーブルが更新されてもよい。例えば、電流像２０１が左回りに９０度回転されると、図１２（ｂ）に示されるテーブルに更新される。
【００５２】
次に、電流方向像及び電流強度像の生成に関する変形例について説明する。上述した実施形態における電流方向像及び電流強度像の生成方法に代えて、以下の変形例における方法を利用することができる。また、本実施形態では、本明細書において例示する方法のみならず、他の方法によって生成される電流方向像及び電流強度像によって、電流像が生成され得る。
【００５３】
［電流方向像の生成に係る変形例１］
位相像における位相値は、参照画素の電流方向に対して参照画素の右側で負の値をとり、参照画素の左側で正の値をとる。そこで、位相像における正の位相値から負の位相値の向きに対する勾配ベクトルを求めて、勾配ベクトルを９０度回転させることによって、電流方向像を求めることができる。図１６（ａ）に示されるように、この変形例では、位相像Ｐが所定の大きさの窓領域Ｗによってスキャンされる。そして、窓領域Ｗの範囲内において、窓領域の中心（参照画素）における電流方向が算出される。窓領域Ｗ内では、図１６（ｂ）に示されるように、窓領域Ｗが左右で半分に分割され、左右の勾配ベクトルが算出される。左半分の位相値の合計をＬとし、右半分の位相値の合計をＲとした場合、勾配ｘは、式（１０）によって求められる。
【数１０】
2020042048.tif 000012
【００５４】
また、図１６（ｃ）に示されるように、窓領域Ｗが上下で半分に分割され、上下の勾配ベクトルが算出される。上半分の位相値の合計をＴとし、下半分の位相値の合計をＢとした場合、勾配ｙは、式（１１）によって求められる。
【数１１】
2020042048.tif 000013
【００５５】
そして、式（１０）及び式（１１）から二次元の勾配ベクトル（ｘ、ｙ）が得られる。本変形例では、算出される電流方向像の精度を高めるために、さらに斜め方向についても演算を行う。
【００５６】
図１６（ｄ）に示されるように、窓領域Ｗが左上と右下とで半分に分割され、左上から右下に向かう勾配ベクトルが算出される。左上半分の位相値の合計をＬＴとし、右下半分の位相値の合計をＲＢとした場合、勾配ｕは、式（１２）によって求められる。
【数１２】
2020042048.tif 000014
【００５７】
また、図１６（ｅ）に示されるように、窓領域Ｗが左下と右上とで半分に分割され、左下から右上に向かう勾配ベクトルが算出される。左下半分の位相値の合計をＬＢとし、右上半分の位相値の合計をＲＴとした場合、勾配ｖは、式（１３）によって求められる。
【数１３】
2020042048.tif 000015
【００５８】
そして、式（１２）及び式（１３）から二次元の勾配ベクトル（ｕ，ｖ）が得られる。この勾配ベクトル（ｕ，ｖ）を４５度回転させることによって、二次元の勾配ベクトル（ｕ’，ｖ’）が得られる。この二次元の勾配ベクトル（ｕ’，ｖ’）と二次元の勾配ベクトル（ｘ、ｙ）とによって、参照画素における勾配ベクトル（ｘ＋ｕ’、ｙ＋ｖ’）が得られる。
【００５９】
そして、この勾配ベクトル（ｘ＋ｕ’、ｙ＋ｖ’）を、式（７）のように計算する。勾配ベクトルは、電流方向と９０度のずれがあるため、電流方向は式（１４）によって求められる。求められた電流方向を参照画素ごとにプロットすることによって、電流方向像を得ることができる。
【数１４】
2020042048.tif 000016
【００６０】
［電流強度像の生成に係る変形例１］
この変形例では、上記の実施形態と同様に、ビオ・サバールの法則に基づいて電流強度像が生成される。上記実施形態と異なり、この変形例では、式（４）を用いない代わりに、勾配法による残差の最小化が行われる。すなわち、ビオ・サバールの法則から導かれる数式に対して、適当な電流密度Ｊｘ，Ｊｙの値を代入し、磁束密度を算出する。この算出された磁束密度を実際の値と比較し、その差が最小になる電流密度Ｊｘ，Ｊｙを求める。勾配法としては、最急降下法、共役勾配法等を用いることができる。以下、具体的な方法について説明する。
【００６１】
まず、半導体デバイスＤの計測によって得られた振幅像及び位相像から、ビオ・サバールの法則を適用可能な振幅像（以下、「振幅像改ｂ」とする）が生成される。参照画素ｐ＝（ｘ、ｙ）における振幅値をａｐとし、参照画素ｐ＝（ｘ、ｙ）における位相値をθｐとすると、参照画素ｐにおける振幅像改ｂｐは、式（１５）によって得られる。
【数１５】
2020042048.tif 000017
【００６２】
また、上述した「電流方向像の生成に係る変形例１」によって得られる電流の方向をφとして、参照画素ｐにおける電流方向をφｐとする。そして、参照画素ｐにおける電流密度の振幅像をｑｐとおいて、ｑｐ＝１．０で初期化する。
【００６３】
そして、総和によって示されるビオ・サバールの法則（式（１６））と、式（１７）、（１８）によって示される電流密度Ｊｘ，Ｊｙとにより、適当な窓領域でコンボリューション（畳み込み）を行う。
【数１６】
2020042048.tif 000018
【数１７】
2020042048.tif 000019
【数１８】
2020042048.tif 000020
【００６４】
この操作をＡとすれば、逆行列問題に帰着できる。すなわち、式（１９）におけるｑを求めることによって電流強度を得ることができる。そして、求められたｑの絶対値を、参照画素における電流強度像データとして、プロットすることによって、電流強度像を得ることができる。図１７に示されるように、この電流強度像では、上述の実施形態と同様に、電流の強度（電流密度）が高いほど白に近く描かれる。また、図１８は、本変形例と、上述した電流方向像の生成に係る変形例１とによって合成された電流像である。この電流像では、図１４に示される電流像と同様に、上下方向に流れる電流（シアン、黄）と、左右方向に流れる電流（赤、緑）とが確認できる。
【数１９】
2020042048.tif 000021
【００６５】
［電流強度像の生成に係る変形例２］
この変形例では、ビオ・サバールの法則による磁束密度の空間分布に基づいて電流強度像が生成される。図１９（ａ）に示されるように、磁束密度の空間分布によれば、電流の流れている位置の直上において磁束密度が０であり、電流の流れている位置の周辺（近傍）において極大値及び極小値が形成される。磁束密度の観測によって得られる振幅像では、磁束密度が絶対値によって得られる。この場合、電流が流れている位置における電流密度を、近傍における極大値の値をＡｍａｘすると、参照画素Ｒにおける電流密度は、極大値Ａｍａｘと参照画素Ｒの振幅値との差となる。そこで、この変形例では、図２０に示すように振幅像Ａが所定の大きさの窓領域Ｗによってスキャンされる。そして、参照画素Ｒ（窓領域Ｗの中心）での振幅値と窓領域Ｗ内の最大の振幅値（Ａｍａｘ）との差の絶対値が、参照画素における電流強度となる。得られた値を参照画素における電流強度像データとして、プロットすることによって、電流強度像を得ることができる。図２１に示されるように、この電流強度像では、上述の実施形態と同様に、電流の強度（電流密度）が高いほど白に近く描かれる。
【００６６】
上記した実施形態及び各変形例における振幅像、位相像、電流強度像、電流方向像及び電流像を生成する各処理は、例えば画像生成プログラムＰ１を用いてコンピュータ２４に実行させることができる。図２２に示されるように、画像生成プログラムＰ１は、記録媒体５０におけるプログラム記録領域に記録されている。記録媒体５０は、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＲＯＭ等の記録媒体又は半導体メモリによって構成されている。画像生成プログラムＰ１は、メインモジュールＭ１と、振幅像データ生成モジュールＭ２と、位相像データ生成モジュールＭ３と、電流強度像データ生成モジュールＭ４と、電流方向像データ生成モジュールＭ５と、電流像データ生成モジュールＭ６とを備えている。
【００６７】
メインモジュールＭ１は、画像生成処理を統括的に制御する部分であり、コンピュータ２４に振幅像データ生成モジュールＭ２、位相像データ生成モジュールＭ３、電流強度像データ生成モジュールＭ４、電流方向像データ生成モジュールＭ５及び電流像データ生成モジュールＭ６を実行させる。振幅像データ生成モジュールＭ２を実行することにより、コンピュータ２４は、振幅像（振幅像データ）を生成するための振幅像データ生成部として機能する。また、位相像データ生成モジュールＭ３を実行することにより、コンピュータ２４は、位相像（位相像データ）を生成するための位相像データ生成部として機能する。電流強度像データ生成モジュールＭ４を実行することにより、コンピュータ２４は、電流強度像（電流強度像データ）を生成するための電流強度像データ生成部として機能する。電流方向像データ生成モジュールＭ５を実行することにより、コンピュータ２４は、電流方向像（電流方向像データ）を生成するための電流方向像データ生成部（画像生成部）として機能する。電流像データ生成モジュールＭ６を実行することにより、コンピュータ２４は、電流像（電流像データ）を生成するための電流像データ生成部（画像生成部）として機能する。なお、画像生成プログラムＰ１は、搬送波に重畳されたコンピュータデータ信号として通信ネットワークを介して提供されてもよい。
【００６８】
以上説明した画像生成方法（画像生成装置１）では、半導体デバイスＤに印加された刺激信号によって磁気が発生する。そして、刺激信号に基づいて生成される参照信号と、磁気に基づく検出信号との位相差に基づいて、位相差を示す位相成分を含んだ位相像データが生成される。位相差は磁場の方向によって変化するため、位相像データは磁場の方向の情報を含むことになる。磁場の方向は、電流の方向によって決まるため、位相像データに基づいて、電流の方向を判定することが可能となる。これにより、判定された電流の方向を用いて、電流の方向を示す画像を生成することができる。
【００６９】
また、電流方向像は、方向に応じて設定（配色）された複数の色によって、電流の方向が示されるので、電流の位置と方向とを視覚的に容易に把握することができる。また、複数の色は、電流の方向に対応して区分された４つの角度範囲（９０度）に対してそれぞれ設定された（割り当てられた）異なる色（赤、黄、緑、シアン）を有している。半導体デバイスＤにおける電流経路は、平面視において直交するように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に設計されることが多い。この場合、電流の方向は、Ｘ方向、−Ｘ方向、Ｙ方向及び−Ｙ方向の４つとなる。そのため、異なる４色を有することで、これらの４つの方向を識別しやすくなる。
【００７０】
また、電流方向像を生成するステップでは、電流の方向と複数の色との対応関係を変更することができる。上記実施形態では、コンピュータ２４は、４色の色データをもつ色テーブルと、４つの異なる角度範囲に区分された角度範囲のデータをもつ角度テーブルと、を有する。そして、色テーブルと角度テーブルとの対応関係が変更可能となっている。この構成によれば、容易に配色の調整を行うことができる。また、色テーブルと角度テーブルとの対応関係を任意にずらすことによって、得られた画像の向きが傾いている場合でも、傾きに応じて配色の調整が可能となる。
【００７１】
また、検出信号から生成された、磁気の強度を示す強度像データに対して位相像データに基づく磁気方向のデータが付加されたデータを生成し、当該データに基づいて電流の強度を示す電流強度像を生成する。そして、電流強度像と電流方向像とに基づいて電流の強度及び方向を示す電流像を生成する。磁気の強度は電流の大きさに対応している。そのため、強度像データ（電流強度像）に対して磁気方向のデータ（電流方向像）を付加することによって、電流の大きさ及び方向を画像として表現することができる。
【００７２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００７３】
例えば、参照信号はテスタユニット１１から出力されるとして説明したがこれに限定されず、半導体デバイスＤから出力されてもよい。この場合、半導体デバイスＤは、デバイス制御ケーブルを介して周波数解析部１２に直接接続されていてもよい。また、参照信号は半導体デバイスＤからテスタユニット１１を経由して周波数解析部１２に入力されてもよい。刺激信号を印加された半導体デバイスＤから、当該刺激信号に応じた参照信号が出力され、当該参照信号が周波数解析部１２に入力される。
【００７４】
また、４つの異なる色が４つの異なる角度範囲に対応している配色の例を示したが、これに限定されない。色は、４色未満や、５色以上であってもよい。また、区切られる角度範囲が、色によって異なっていてもよい。例えば、それぞれ９０度の範囲をもつ３色と、それぞれ３０度の範囲をもつ３色との、６色によって配色されてもよい。また、電流方向を示す角度と色との関係は、色相環のようにグラデーション状として設定されてもよい。また、角度と配色との関係は、入力手段によって自由に変更可能であってよい。
【００７５】
また、色によって方向を示す例を示したが、これに限定されない。例えば、得られた電流強度像に対して、電流方向を示す矢印をプロットしてもよい。この場合、同じ電流方向をもつ隣接領域ごとに、矢印をプロットする構成であってもよい。また、所定の大きさ以上の電流密度の領域のみに対して矢印をプロットする構成であってもよく、矢印のサイズを電流強度の大小に対応させるようにしてもよい。また、例えば、色の代わりにディザパターンや幾何学的な模様によって電流方向を表現してもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１…画像生成装置、１１…テスタユニット（信号印加部）、１３…光源、１５…光スキャナ（照射光学系）、１８…ＭＯ結晶（磁気光学結晶）、２２…光検出器、２４…コンピュータ（画像生成部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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