(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路チップ上に液晶を塗布し，該チップ内のリーク電流による発熱で相転移した該液晶の相転移領域を検出してリーク位置を特定するリーク電流の検出方法において，
該液晶の一部を局部的に加熱するとともに該加熱位置を移動して，該チップ面内を移動する局部的に加熱された高温領域を該液晶に形成する工程と，
該高温領域内の該相転移領域を検出する工程とを有することを特徴とするリーク電流の検出方法。
【請求項２】
請求項１記載のリーク検出方法において，
該高温領域は，先端が該液晶の表面に接触するように保持され，後端がヒータに接続された良熱伝導体の加熱用針により加熱されて形成されることを特徴とするリーク電流の検出方法。
【請求項３】
回路チップ上に塗布された液晶が該チップ内のリーク電流による発熱で相転移した相転移領域を検出する手段と，該相転移領域の該チップ上の位置を特定する手段とを備えたリーク電流検出装置において，
該液晶の一部を局部的に加熱するとともに該加熱位置を移動して，該チップ上に塗布された該液晶面内を移動する高温領域を形成する加熱器と，
該高温領域内の相転移領域を検出する相転移検出器とを備えたことを特徴とするリーク電流検出装置。
【請求項４】
回路チップ上に塗布された液晶が該チップ内のリーク電流による発熱で相転移した相転移領域を検出する手段と，該相転移領域の該チップ上の位置を特定する手段とを備えたリーク電流検出装置において，
該チップ上に塗布された該液晶の一部を局部的に加熱して該液晶に高温領域を形成する加熱器と，
該高温領域内の相転移領域を検出する相転移検出器と，
該チップを保持し，該チップを該チップ表面に平行に移動して該高温領域を移動させるＸＹテーブルとを備えたことを特徴とするリーク電流検出装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載のリーク電流検出装置において，
該加熱器は，先端が該液晶の表面に接触するように保持され，後端がヒータに接続された良熱伝導体の加熱用針を備えることを特徴とするリーク電流検出装置。
【請求項６】
請求項３，４又は５記載のリーク電流検出装置において，
該高温領域の温度を検出する温度センサーと，
該温度センサーの出力により該加熱器の温度を制御して，該高温領域の温度を一定に保持する温度コントローラを備えたことを特徴とするリーク電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回路チップ，例えば半導体装置内でリーク電流を発生させる欠陥を検出し，その位置を特定するリーク検出方法及びその方法を使用するに適したリーク検出装置に関する。
【０００２】
半導体装置の故障の一つに，正常よりもリーク電流が増加する欠陥を伴うものがある。かかる故障を解析するために，チップ内のリーク位置を的確に検出する必要がある。さらに，微細かつ消費電力の少ない素子から構成される半導体装置では僅かなリーク電流が故障の原因となるため，微量のリーク電流をも検出できる高精度のリーク検出が要求される。このため，リーク電流の微小な増加を検出しかつリークの位置を正確に特定できるリーク検出方法及びリーク検出装置が要望されている。
【０００３】
【従来の技術】
従来，回路チップのリーク検出方法として，液晶の相転移を利用する方法が広く用いられている。この方法では，回路チップ，例えば半導体チップ上に液晶を塗布して回路を動作させる。このとき，チップ内にリーク電流を伴う欠陥が存在すると，リーク電流による発熱により局部的に液晶温度が上昇してリーク位置近傍に液晶の相転移領域が形成される。この相転移領域を検出し，位置を特定することで，その位置をリーク位置として特定することができる。
【０００４】
かかる上述した従来の液晶の相転移を利用するリーク検出方法では，リーク電流の検出感度を高めるために，チップ上に塗布された液晶の温度を相転移温度の直下に精密に保持する必要がある。この液晶の保持温度が低いと微量のリーク電流に起因する微量の温度上昇を検出することができず，検出感度が劣化する。また，保持温度のチップ面内分布又は時間的変動があると，場所又は時間により検出感度が変化するため，微小なリーク位置を正確に特定することが困難になる。
【０００５】
しかし，検査に供される回路チップは，例えばチップの状態のもの又はパッケージに収納されたもの等，多様である。従って，液晶温度の制御機構は，ヒータ又は恒温槽等の発熱，断熱部材をチップの態様に適合させて態様ごとに設計されていた。このため，多くの態様のチップを検査対象とする場合は，発熱，断熱部材を交換するため加熱装置が複雑になる。また，大面積のチップの温度を温度分布を生じさせずに一様に昇温することは困難である。とくに，パッケージの種類が異なると温度分布も異なる。このため，リーク検出感度の精度向上が制限されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来の液晶の相転移を利用したリーク検出方法では，多様なチップを検査するために発熱，断熱部材の交換ができる複雑な加熱装置を必要とするという欠点があった。また，チップの面内温度を一様に上昇することは難しく，リーク検出感度の精度が制限されるという問題があった。
【０００７】
本発明は，チップ上に塗布された液晶を局部的に加熱して，チップ上を移動する相転移温度直下の温度に加熱された高温領域を形成し，その高温領域内の相転移領域の有無を検出することで，チップ全面を一様な温度に保持する場合に生ずる液晶の温度分布又は温度変動に起因するリーク検出精度の劣化を回避し，リーク検出精度の高いリーク検出方法及びリーク検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の実施形態例斜視図であり，リーク検出装置の主要部を表している。図２は本発明の実施形態例拡大平面図であり，チップ表面に塗布された液晶に形成された相転移領域と図１のリーク検出装置の加熱器の主要部との位置関係を表している。
【０００９】
図１及び図２を参照して，上記課題を解決するための本発明の第一の構成は，回路チップ１上に液晶を塗布し，該チップ１内のリーク電流による発熱で相転移した該液晶の相転移領域２２を検出してリーク位置２３を特定するリーク検出方法において，該液晶を局部的に加熱するとともに該加熱位置を移動して，該チップ１面内を移動する局部的に加熱された高温領域２１を該液晶に形成する工程と，該高温領域２１内の該相転移領域２２を検出する工程とを有することを特徴として構成し，及び，
第二の構成は，第一の構成のリーク検出方法において，該高温領域２１は，先端が該液晶の表面に接触するように保持され，後端がヒータ２ｂに接続された良熱伝導体の加熱用針２ａにより加熱されて形成されることを特徴として構成し，及び，
第三の構成は，回路チップ１上に塗布された液晶が該チップ１内のリーク電流による発熱で相転移した相転移領域２２を検出する手段と，該相転移領域２２の該チップ１上の位置を特定する手段とを備えたリーク検出装置において，該液晶を局部的に加熱するとともに該加熱位置を移動して，該チップ１上に塗布された該液晶面内を移動する高温領域２１を形成する加熱器２と，該高温領域２１内の相転移領域２２を検出する相転移検出器１０とを備えたことを特徴として構成し，及び，
第四の構成は，回路チップ１上に塗布された液晶が該チップ１内のリーク電流による発熱で相転移した相転移領域２２を検出する手段と，該相転移領域の該チップ上の位置を特定する手段とを備えたリーク検出装置において，該チップ１上に塗布された該液晶を局部的に加熱して該液晶に高温領域２１を形成する加熱器２と，該高温領域２１内の相転移領域２２を検出する相転移検出器１０と，該チップ１を保持し，該チップ１を該チップ１表面に平行に移動して該高温領域２１を移動させるＸＹテーブルとを備えたことを特徴として構成し，及び，
第五の構成は，第三又は第四の構成のリーク検出装置において，該加熱器２は，先端が該液晶の表面に接触するように保持され，後端がヒータ２ｂに接続された良熱伝導体の加熱用針２ａを備えることを特徴として構成し，及び，
第六の構成は，第三，第四又は第五の構成のリーク検出装置において，該高温領域２１の温度を検出する温度センサー３と，該温度センサー３の出力により該加熱器２の温度を制御して，該高温領域２１の温度を一定に保持する温度コントローラを備えたことを特徴として構成する。
【００１０】
本発明の第一の構成では，図１及び図２を参照して，チップ１上に塗布された液晶１０を局部的に加熱して，液晶１０の一部領域を高温の高温領域２１にする。なお，加熱する位置は移動し，高温領域２１はチップ１面内を移動する。さらに，この移動する高温領域２１内を相転移検出器１０により観測し，高温領域２１内に形成された相転移領域２２を検出する。なお，高温領域２１の温度は，液晶１０の相転移温度より低いことが必要であり，とくに検出感度を高くする観点から相転移温度に近いことが好ましい。
【００１１】
本構成では，高温領域２１はチップ上の微小な領域を局部的に加熱することで形成されるから，温度制御系の時定数が小さく，高温領域２１の温度を精密に制御することができる。また，移動する高温領域２１の温度はリアルタイムに制御されるから，チップ１上の任意の位置で一定温度を保持することが容易であり，チップ全体を一定温度に昇温する従来の方法に比べてチップ面内の温度分布が小さい。従って，リーク電流を高い感度で検出することができる。とくに，任意のパッケージに収容されているチップについても，チップ内の温度分布を小さくすることができる。また，本構成では微小領域の加熱で足り，チップ全体を一様に加熱する必要がないから，本構成を利用するリーク装置は機構が簡易になる。
【００１２】
本発明の第二の構成では，高温領域２１を形成するために，後端がヒータ２ｂに接続されて加熱される良熱伝導体からなる加熱用針２ａの先端を液晶１０表面に接触するように保持して液晶１０を局部的に加熱する。この構成では，ヒータ２ｂ温度の制御により高温領域２１の温度制御ができるので，温度制御を簡単な装置でかつ精密に行うことができる。
【００１３】
第三の構成は，第一の構成のリーク検出方法を利用したリーク検出装置に関する。第三の構成では，チップ１上に塗布された液晶１０を，移動しつつ局部的に加熱する加熱器２を備える。かかる加熱器２は，例えば光ビームの走査機構，又は高温に加熱された加熱用針２ａの先端を液晶表面に接触させ，加熱用針２ａを走査する機構により実現される。また，加熱器２により液晶１０に形成された高温領域２１内に生じた相転移領域２２は，相転移検出器１０，例えば偏向顕微鏡１０ａにより検出される。この相転移検出器１０は高温領域内２１の相転移領域２２を検出できれば足り，高温領域２１を観測して加熱器２とともに移動するものでも又は液晶１０全面を観測するため固定されたものでもよい。
【００１４】
第四の構成は，第一の構成のリーク検出方法を利用した他のリーク検出装置に関する。第四の構成では，チップ１上に塗布された液晶１０を局部的に加熱して高温領域２１を形成する加熱器２と，チップ１を保持して移動するＸＹテーブル４とを備える。従って，高温領域２１は，チップ１の移動とともにチップ面内上を移動する。高温領域２１内に発生した相転移領域２２は，高温領域２１内を監視する相転移検出器１０により検出され，検出時のＸＹテーブル４の位置からチップ１上のリーク位置２３が特定される。
【００１５】
第五の構成では，先端が該液晶１０の表面に接触するように保持され，後端がヒータ２ｂに接続された良熱伝導体の加熱用針２ａを備えた加熱器２を有する。本構成の装置は，第二の方法と同様に，簡単な温度制御装置により高温領域２１の精密な温度制御がなされる。
【００１６】
第六の構成は，上述した各構成における高温領域２１の温度制御に関し，高温領域２１の温度を検出する温度センサー３と，温度センサー３の出力により該加熱器２の温度を制御して，該高温領域２１の温度を一定に保持する温度コントローラ（図外）を備える。温度センサー３は，微小面積の高温領域２１の温度を測定できるもの，例えば液晶１０面に接触する熱電対３ａで実現される。かかる温度センサー３と温度コントローラとを設けることで高温領域２１の温度を精密に制御することができるから，高温領域２１の温度を相転移温度の直下に安定して保持することができ，リーク検出感度が高くなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下，本発明を半導体チップのリーク検出装置に適用した実施形態例を参照して説明する。
【００１８】
本実施形態例にかかるリーク検出装置は，図１を参照して，基台７上に，上面に試料テーブル５を載置したＸＹテーブル４が固定される。試料テーブル５は，３軸回りの回転機構を有し，チップ１の上表面をＸＹテーブルの移動面に平行に保持することができる。検査対象となるチップ１は，集積回路のパッケージの上面が取り除かれパッケージ台６上に露出されたされた半導体チップであり，パッケージ台ごと試料テーブル５上に載置される。さらに，チップ１上方に，相転移検出器１０として偏向顕微鏡１０ａが支柱８に固持される。
【００１９】
また，ＸＹテーブル４の傍らの基台７上に支柱８が垂設され，２本のアーム９を動かし微調整する操作箱１１が支柱８にガイドされて支持される。一つのアーム９の先端には加熱器２が取り付けられ，他方のアーム９の先端には温度センサー３が取り付けられる。図２を参照して，加熱器２は，先端部分に線状ヒータ２ｂを有し，ヒータ２ｂ中央に良熱伝導体例えは銅製の直径１０μｍの細線からなる加熱用針２ａが接合される。温度センサー３は，細い熱電対３ａにより構成される。
【００２０】
リークの検出では，先ず，半導体装置のパッケージの蓋を取り去り，パッケージ台６上に固定されたチップ１を露出し，チップ１の上面に液晶を塗布する。次いで，図１を参照して，チップ１を，パッケージ台６の底面を密着させて試料テーブル５上に載置し，試料テーブル５を微調整してチップ１表面をＸＹテーブル４の移動面に平行に保持する。次いで，チップ１の端子に電源を供給し及び必要な信号を入力及び出力する図外のＩＣテスタのプローブを接続する。
【００２１】
次いで，偏向顕微鏡１０ａの視野内に加熱器２及び温度センサー３の先端を移動し，ＸＹテーブル４を例えばＸ方向に移動している状態で，加熱器２及び温度センサー３の先端を液晶１０表面に接触する。次いで，温度センサー３の出力が液晶１０の相転移温度直下になるように，図外の温度コントローラを通して加熱器２のヒータ２ｂ入力電力を制御する。このとき，図２を参照して，加熱器２の先端，即ち加熱用針２ａの先端に接触する液晶１０表面を中心に，例えば半径３０ミクロンの範囲が相転移温度直下の高温領域２１となる。高温領域２１の温度を測定する熱電対３ａは，加熱用針２ａに近接して，例えば１０μｍ以内に保持される。
【００２２】
偏向顕微鏡１０ａは液晶が塗布されていない状態で暗視野になるように偏向板を調整し，高温領域２１内を監視する。ＸＹテーブル４を走査し，高温領域２１内にリーク位置２３が入ると，リーク位置２３の周囲に相転移領域２２が形成され偏向顕微鏡１０ａにより黒点として観測される。このリーク位置２３は，偏向顕微鏡１０ａの視野内の相転移領域２２の中心位置と，ＸＹテーブルの位置とから容易に決定することができる。
【００２３】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば，液晶の温度を加熱するために液晶を局部的にかつ走査して加熱して微小面積の高温領域形成するから，温度制御を精密にすることができ，またチップ面内の高温領域の温度変化も小さくできるから，リーク電流を精度よく検出することができ，半導体装置の不良解析技術の向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例斜視図
【図２】本発明の実施形態例拡大平面図
【符号の説明】
１  チップ
２  加熱器
２ａ  加熱用針
２ｂ  ヒータ
２ｃ  接合部
３  温度センサー（３ａ  温度センサー）
４  ＸＹテーブル
５  試料テーブル
６  パッケージ台
７  基台
８  支柱
９  アーム
１０  相転移検出器（１０ａ  顕微鏡）
１１  操作箱
２１  高温領域
２２  相転移領域
２３  リーク位置
【図１】
0003617236.tif 000002
【図２】
0003617236.tif 000003