(57)【要約】【課題】非接触で良品との比較なしに不良品単独で不良箇所を判定できる半導体装置の不良解析方法、不良解析装置、及びそれらのコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】半導体装置の露出した導電層を帯電させ荷電粒子を照射して電位コントラスト像を取得する観測画像取得工程と、導電層の接続先の終点を設計データから探索する配線探索工程と、接続先の終点の状態毎にあらかじめ３段階以上のレベルに分類した電位コントラストと、観測画像取得工程で取得した電位コントランス像とを比較し、一致／不一致を検出する判定工程と、を備える。３段階以上のレベルに分類するので、たとえば、トランジスタの拡散層へ接続されている導電層と配線間のショートを区別すること等もできる。【選択図】図１
2011071268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の露出した導電層を帯電させ荷電粒子を照射することで得られる電位コントラスト像を取得する観測画像取得工程と、
前記半導体装置の設計データから、前記観測画像の導電層の位置に対応するレイアウトパターンを取得するレイアウト取得工程と、
前記レイアウトパターンに接続される配線の終点を探索する配線探索工程と、
前記配線探索工程で探索された前記レイアウトパターンに対応する前記観測画像の明度を取得する明度取得工程と、
３値以上に多値化して分類する観測画像の明度と、当該観測画像に対応するレイアウトパターンに接続される配線の終点と、の対応を予め作成し、明度と配線の終点とを対応させる明度対応工程と、
前記明度取得工程で取得した観測画像の明度及び前記配線探索工程で探索した配線の終点と、前記明度対応工程で対応させた明度及び配線の終点と、の一致／不一致を判定する判定工程と、
前記判定工程の結果を出力する出力工程と、を備え、
前記明度取得工程は、画像処理によって、
前記観測画像の輪郭を抽出して得られる画像の図形要素を検出する図形検出工程と、
明度の閾値を設定して、前記明度の閾値を基準として、前記観測画像の各画素の明度を３値以上に多値化する多値化工程と、
前記図形検出工程で検出された図形要素の各画素について、前記多値化工程で多値化された明度を画素数で集計し、最多数である明度を前記図形要素の明度とする図形明度検出工程と、
前記図形検出工程で検出された図形要素のうち、前記レイアウトパターンの位置に対応した図形要素について、前記図形明度検出工程で検出された明度を抽出する図形明度取得工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の不良解析方法。
【請求項２】
前記明度対応工程では、前記終点が、第１導電型の半導体領域に接続される導電層と、前記第１導電型とは逆導電型の半導体領域に接続される導電層と、トランジスタのゲート電極に接続される導電層と、でそれぞれ異なる明度に分類することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の不良解析方法。
【請求項３】
前記多値化工程では、明度ごとの画素数の分布を求めることで、明度の閾値と、明度の分類数と、分類後の各明度の値を自動的に算出することを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の不良解析方法。
【請求項４】
前記図形明度取得工程では、前記図形検出工程で検出された図形要素と、前記レイアウトパターンとについて、パターンマッチングの画像処理によって、前記レイアウトパターンの位置に対応した前記図形要素を抽出して、前記図形明度検出工程で検出された明度を抽出することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の半導体装置の不良解析方法。
【請求項５】
前記明度対応工程では、前記多値化工程で多値化された観測画像の明度と、配線の終点とを対応させることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の半導体装置の不良解析方法。
【請求項６】
前記観測画像取得工程では、製造工程中の半導体ウエハを所望の帯電電圧に帯電させた状態で荷電粒子を照射することで得られる電位コントラストの観測画像を取得し、
前記レイアウト取得工程では、前記半導体ウエハに形成されている半導体装置の設計データから、前記観測画像の位置の前記導電層のレイアウトパターンを取得することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の半導体装置の不良解析方法。
【請求項７】
少なくとも１台のプログラムされたコンピュータを用いて、設計データとテスト結果から回路動作を計算することで、不良の半導体装置の不良位置を配線あるいはインスタンスとして入手する診断工程と、
前記判定工程で不一致と判定された配線及び前記配線の終点に接続したインスタンスと、前記診断工程から得られた配線及びインスタンスとを比較し、一致した配線及びインスタンスを半導体装置の不良位置とする比較工程と、をさらに備え、
前記出力工程では、前記比較工程で得られた不良位置も出力することを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の半導体装置の不良解析方法。
【請求項８】
別の故障解析方法を用いて、前記半導体装置の不良位置を特定する解析工程と、
前記判定工程で不一致と判定された配線及び前記配線の終点に接続したインスタンスと、前記解析工程から得られた不良位置に関する配線及びインスタンスとを比較し、一致した配線及びインスタンスを半導体装置の不良位置とする比較工程と、をさらに備え、前記出力工程では、前記比較工程で得られた不良位置も出力することを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の半導体装置の不良解析方法。
【請求項９】
前記出力工程では、前記判定工程で不一致と判定された配線に関して、観測画像の位置の導電層から終点までの配線について、名称、座標を出力し、前記終点に接続するインスタンスについて、名称、座標を出力し、終点の種類、明度取得部で得られる明度、明度対応部から得られる前記終点の種類に対応した明度を出力することを特徴とする請求項１乃至８いずれか１項記載の半導体装置の不良解析方法。
【請求項１０】
前記出力工程では、前記判定工程で不一致と判定された配線に関して、
（ａ）配線全体、（ｂ）観測画像の位置の導電層、（ｃ）観測画像の導電層から終点までの配線、（ｄ）前記終点に接続するインスタンス、の（ａ）乃至（ｄ）のうち１つ以上をレイアウト上に色分けして表示することを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項記載の半導体装置の不良解析方法。
【請求項１１】
前記出力工程では、前記判定工程で得られた一致／不一致によって配線を色分けして表示されたレイアウトと、観測画像とを重ね合わせて表示することを特徴とする請求項１乃至１０いずれか１項記載の半導体装置の不良解析方法。
【請求項１２】
前記出力工程では、前記判定工程で不一致となった配線が表示されたレイアウトと、観測画像とを重ね合わせて表示することを特徴とする請求項１乃至１０いずれか１項記載の半導体装置の不良解析方法。
【請求項１３】
前記出力工程では、前記配線の終点によって配線を色分けして表示されたレイアウトと、観測画像とを重ね合わせて表示することを特徴とする請求項１乃至１０いずれか１項記載の半導体装置の不良解析方法。
【請求項１４】
前記半導体装置の主表面を研磨し前記導電層の表面を露出させた後、前記導電層を帯電させ荷電粒子を照射する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至１３いずれか１項記載の半導体装置の不良解析方法。
【請求項１５】
導電層を露出させた半導体装置に対して、所望の帯電電圧に帯電させた状態で荷電粒子を照射することで得られる電位コントラスト像を取得する観測画像取得部と、
前記半導体装置の設計データから、前記観測画像の位置の前記導電層のレイアウトパターンを取得するレイアウト取得部と、
前記レイアウト取得部が取得した前記導電層のレイアウトパターンに基づいて前記導電層の接続先の終点を探索する配線探索部と、
前記配線探索部で探索された前記レイアウトパターンに対応する前記観測画像の明度を取得する明度取得部と、
３値以上に多値化して分類された観測画像の明度と、当該観測画像に対応するレイアウトパターンに接続される配線の終点と、の対応を予め作成しておくことで、明度と配線の終点とを対応させる明度対応部と、
前記明度取得部が取得した前記観測画像の明度及び前記配線探索部が探索した配線の終点と、前記明度対応部が対応させた明度及び配線の終点と、の一致／不一致を判定する判定部と、
前記判定部の処理結果として、前記不一致と判定された箇所を特定する情報を出力する出力部と、
前記出力部が出力する情報を表示する表示部を備え、
前記明度取得部は、
前記観測画像の輪郭を抽出して得られる画像の図形要素を検出する図形検出部と、
明度の閾値を設定して、前記明度の閾値を基準として、前記観測画像の各画素の明度を３値以上に多値化する多値化部と、
前記図形検出部で検出された図形要素の各画素について、前記多値化部で多値化された明度を画素数で集計し、最多数である明度を前記図形要素の明度とする図形明度検出部と、
前記図形検出部で検出された図形要素のうち、前記レイアウトパターンの位置に対応した図形要素について、前記図形明度検出部で検出された明度を抽出する図形明度取得部と、
を備えることを特徴とする半導体装置の不良解析装置。
【請求項１６】
前記出力部は、前記判定部で不一致と判定された配線に関して、観測画像の位置の導電層から終点までの配線について、名称、座標を出力し、前記終点に接続するインスタンスについて、名称、座標を出力し、終点の種類、明度取得部で得られる明度、明度対応部から得られる前記終点の種類に対応した明度を出力し、
前記表示部は、前記出力部で出力される前記処理結果、観測画像、明度が多値化された観測画像、レイアウトを表示し、露出された導電層を指定できるように表示し、明度と配線の終点との対応を作成、編集できるように表示し、前記図形検出部で検出された図形を表示し、図形要素を検出するための画像処理パラメータを変更できるように表示し、画像処理パラメータが変更されるごとに、観測画像の輪郭と検出される図形要素が更新され、前記多値化部で得られる明度の閾値の設定を変更できるように表示し、前記図形明度検出部で得られる多値化された明度を集計した結果を表示し、閾値の設定が変更されるごとに、多値化された明度によって観測画像が更新されることを特徴とする請求項１５記載の半導体装置の不良解析装置。
【請求項１７】
前記多値化部では、明度ごとの画素数の分布を求めることで、明度の閾値と、明度の分類数と、分類後の各明度の値を自動的に算出することを特徴とする請求項１５又は１６記載の半導体装置の不良解析装置。
【請求項１８】
前記図形明度取得部では、前記図形検出部で検出された図形要素と、前記レイアウトパターンとについて、パターンマッチングの画像処理によって、前記レイアウトパターンの位置に対応した前記図形要素を抽出して、前記図形明度検出部で検出された明度を抽出し、前記表示部では、パターンマッチングのための画像処理パラメータを変更できるように表示することを特徴とする請求項１５乃至１７いずれか１項記載の半導体装置の不良解析装置。
【請求項１９】
前記明度対応部では、前記多値化部で多値化された観測画像の明度と、配線の終点とを対応させることを特徴とする請求項１５乃至１８いずれか１項記載の半導体装置の不良解析装置。
【請求項２０】
少なくとも１台のプログラムされたコンピュータを用いて、設計データとテスト結果から回路動作を計算することで、不良の半導体装置の不良位置を配線あるいはインスタンスとして取得する故障データ入手部と、
前記判定部で不一致と判定された配線及び前記配線の終点に接続したインスタンスと、前記故障データ入手部から得られた配線及びインスタンスとを比較し、一致した配線及びインスタンスを半導体装置の不良位置とする比較部と、
をさらに備え、前記出力部は、前記比較部で得られた不良位置について、名称と座標を出力し、表示部は、前記出力部が出力する不良位置の名称と座標を表示することを特徴とする請求項１５乃至１９いずれか１項記載の半導体装置の不良解析装置。
【請求項２１】
別の故障解析装置から得られる不良の半導体装置の不良位置を配線あるいはインスタンスとして取得する故障データ入手部と、
前記判定部で不一致と判定された配線及び前記配線の終点に接続したインスタンスと、前記故障データ入手部から得られた不良位置に関する配線及びインスタンスとを比較し、一致した配線及びインスタンスを半導体装置の不良位置とする比較部と、
をさらに備え、前記出力部は前記比較部で得られた不良位置を出力し、前記表示部は前記出力部で出力される不良位置の名称と座標を表示することを特徴とする請求項１５乃至２０いずれか１項記載の半導体装置の不良解析装置。
【請求項２２】
前記表示部は、前記判定部で不一致と判定された配線に関して、
（ａ）配線全体、（ｂ）観測画像の位置の導電層、（ｃ）観測画像の導電層から終点までの配線、（ｄ）前記終点に接続するインスタンス、のうち１つ以上をレイアウト上に色分けして表示することを特徴とする１５乃至２１いずれか１項記載の半導体装置の不良解析装置。
【請求項２３】
前記表示部は、前記判定部で得られた一致／不一致によって配線を色分けして表示されたレイアウトと、観測画像とを重ね合わせて表示することを特徴とする請求項１５乃至２１いずれか１項記載の半導体装置の不良解析装置。
【請求項２４】
前記表示部は、前記判定部で不一致となった配線が表示されたレイアウトと、観測画像とを重ね合わせて表示することを特徴とする請求項１５乃至２１いずれか１項記載の半導体装置の不良解析装置。
【請求項２５】
前記表示部は、前記配線の終点によって配線を色分けして表示されたレイアウトと、観測画像とを重ね合わせて表示することを特徴とする請求項１５乃至２１いずれか１項記載の半導体装置の不良解析装置。
【請求項２６】
前記導電層を露出させた半導体装置に対して、所望の帯電電圧に帯電させた状態で荷電粒子を照射し、前記電位コントラスト像を得る解析装置をさらに含む請求項１５乃至２５いずれか１項記載の半導体装置の不良解析装置。
【請求項２７】
コンピュータに請求項１乃至１３いずれか１項記載の半導体装置の不良解析方法を実行させるプログラム。
【請求項２８】
コンピュータを請求項１５乃至２６いずれか１項記載の半導体装置の不良解析装置として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の不良解析方法及び装置、並びにそれらのプログラムに関する。特に、半導体装置の導電層を帯電させ、荷電粒子を照射して非接触で電位コントラスト像を取得して不良を解析する方法及び装置、並びにそれらのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の高集積化、高性能化が進むにつれて半導体装置の不良解析は困難になって来ている。これに対して、半導体装置の不良解析を少しでも容易にするため、様々な半導体装置の不良解析技術が開発されて来ている。その半導体装置の不良解析の方法の１つに、電子ビーム欠陥装置を用いて、電位コントラスト法により、欠陥部を識別する方法がある。
【０００３】
この方法は、まず、研磨等により半導体装置の観測対象となる導電層（配線あるいはビア）の表面を露出させる。次に、半導体装置の表面を所望の帯電電位に帯電させる。そして露出した導電層に電子ビームを照射し、半導体装置から放出される二次電子を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測し、電位コントラスト像を得る。ここで得られる電位コントラスト像は、観測対象の導電層の下層にオープン欠陥あるいはショート欠陥があった場合に、正常な半導体装置と比較して、異なるコントラストが得られる。そこで、不良の半導体装置の電位コントラスト像と、良品の半導体装置の電位コントラスト像とを取得し、それぞれを比較し、不一致箇所を検出する。
【０００４】
例えば、特許文献１では、電子線を導電性基板に照射し、発生する二次電子・反射電子・透過電子のいずれかを検出し、その信号から形成された画像を比較して欠陥を自動検出するＸ線マスク等の自動検査システムが記載されている。
【０００５】
また、別の従来技術として、特許文献２には、従来技術を改良した故障解析装置が提案されている。特許文献２によれば、観察対象の配線あるいはビアの表面を研磨により露出させ、電子ビームを照射した後、解析対象配線から半導体集積回路デバイス基板へ電流がリークしたかしなかったかをコントラスト画像で表示する「吸収電位法」を用いて解析する。「吸収電位法」によって得られた電位コントラスト画像をパターン設計データから生成した期待画像と照合する。「吸収電位法」で得られるコントラストは、解析対象配線の終点がＭＯＳトランジスタのドレイン領域に接続されるレイヤのときは暗コントラストとなり、終点がＭＯＳトランジスタのゲート電極に接続されるレイヤであるときは明コントラストとなる（特許文献２の段落「００１５」、「００２６」、「００２７」）。解析対象配線の終点がＭＯＳトランジスタのドレイン領域である場合に、配線途中にオープン欠陥が存在すると明コントラストとなるため、オープン欠陥を検出できる（特許文献２段落「００３２」〜「００４４」）。解析対象配線の終点がＭＯＳトランジスタのゲート電極である場合に、配線途中にショート欠陥が存在し、なおかつ、そのショート欠陥が半導体基板との間にリーク電流経路発生しているときに、暗コントラストとなるため、ショート欠陥を検出できる（段落「００４５」〜「００４７」）。すなわち、特許文献２では、「吸収電位法」によって得られた電位コントラスト画像、及び設計データから生成する期待画像はいずれも、リークしたかしなかったかによって「明コントラスト」「暗コントラスト」の２値で判定しておりあり、この２値のデータに基づいて欠陥を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２５８７０３号公報
【特許文献２】特開２００７−１５５４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以下の分析は本発明により与えられる。電子ビーム欠陥装置を用いて、電位コントラスト法により、不良の半導体装置の電位コントラスト像と、良品の半導体装置の電位コントラスト像とを取得し、それぞれを比較し、不一致箇所を検出する方法では、良品の半導体装置の存在が前提であり、全ての半導体装置が設計どおりに製造されなかったために良品がない場合や、何らかの要因による動作不良が存在するために比較基準となる半導体装置が得られない場合は、故障箇所を特定することができないという問題がある。
【０００８】
一方、特許文献２のように、観察対象の配線あるいはビアの表面を研磨により露出させ、「吸収電位法」によって得られた電位コントラスト画像をパターン設計データから生成した期待画像と照合する方法では、解析対象配線の終点がＭＯＳトランジスタのゲート電極である配線について、その配線の途中にオープン欠陥が存在すると、半導体基板との間に電流がリークしないため、良品と同じ明コントラストとなり、オープン欠陥を検出できない。また、解析対象配線の終点がＭＯＳトランジスタのドレイン領域である配線について、その配線の途中にショート欠陥が存在した場合など、良品と同じ暗コントラストとなり、ショート欠陥を検出できないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの側面による半導体装置の不良解析方法は、半導体装置の露出した導電層を帯電させ荷電粒子を照射することで得られる電位コントラスト像を取得する観測画像取得工程と、前記半導体装置の設計データから、前記観測画像の導電層の位置に対応するレイアウトパターンを取得するレイアウト取得工程と、前記レイアウトパターンに接続される配線の終点を探索する配線探索工程と、前記配線探索工程で探索された前記レイアウトパターンに対応する前記観測画像の明度を取得する明度取得工程と、３値以上に多値化して分類する観測画像の明度と、当該観測画像に対応するレイアウトパターンに接続される配線の終点と、の対応を予め作成し、明度と配線の終点とを対応させる明度対応工程と、
前記明度取得工程で取得した観測画像の明度及び前記配線探索工程で探索した配線の終点と、前記明度対応工程で対応させた明度及び配線の終点と、の一致／不一致を判定する判定工程と、前記判定工程の結果を出力する出力工程と、を備え、前記明度取得工程は、画像処理によって、前記観測画像の輪郭を抽出して得られる画像の図形要素を検出する図形検出工程と、明度の閾値を設定して、前記明度の閾値を基準として、前記観測画像の各画素の明度を３値以上に多値化する多値化工程と、前記図形検出工程で検出された図形要素の各画素について、前記多値化工程で多値化された明度を画素数で集計し、最多数である明度を前記図形要素の明度とする図形明度検出工程と、前記図形検出工程で検出された図形要素のうち、前記レイアウトパターンの位置に対応した図形要素について、前記図形明度検出工程で検出された明度を抽出する図形明度取得工程と、を備える。
【００１０】
また、本発明の他の側面による半導体装置の不良解析装置は、導電層を露出させた半導体装置に対して、所望の帯電電圧に帯電させた状態で荷電粒子を照射することで得られる電位コントラスト像を取得する観測画像取得部と、前記半導体装置の設計データから、前記観測画像の位置の前記導電層のレイアウトパターンを取得するレイアウト取得部と、前記レイアウト取得部が取得した前記導電層のレイアウトパターンに基づいて前記導電層の接続先の終点を探索する配線探索部と、前記配線探索部で探索された前記レイアウトパターンに対応する前記観測画像の明度を取得する明度取得部と、３値以上に多値化して分類された観測画像の明度と、当該観測画像に対応するレイアウトパターンに接続される配線の終点と、の対応を予め作成しておくことで、明度と配線の終点とを対応させる明度対応部と、前記明度取得部が取得した前記観測画像の明度及び前記配線探索部が探索した配線の終点と、前記明度対応部が対応させた明度及び配線の終点と、の一致／不一致を判定する判定部と、前記判定部の処理結果として、前記不一致と判定された箇所を特定する情報を出力する出力部と、前記出力部が出力する情報を表示する表示部を備え、前記明度取得部は、前記観測画像の輪郭を抽出して得られる画像の図形要素を検出する図形検出部と、明度の閾値を設定して、前記明度の閾値を基準として、前記観測画像の各画素の明度を３値以上に多値化する多値化部と、前記図形検出部で検出された図形要素の各画素について、前記多値化部で多値化された明度を画素数で集計し、最多数である明度を前記図形要素の明度とする図形明度検出部と、前記図形検出部で検出された図形要素のうち、前記レイアウトパターンの位置に対応した図形要素について、前記図形明度検出部で検出された明度を抽出する図形明度取得部と、を備える。
【００１１】
本発明のさらに別な側面によるプログラムは、コンピュータに上記半導体装置の不良解析方法を実行させる。さらに、本発明の別な側面によるプログラムは、コンピュータを上記半導体装置の不良解析装置として機能させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、半導体装置の不良解析において、比較対照となる良品の半導体装置が存在しない場合に、一つの不良半導体装置の電位コントラスト像から不良箇所を絞り込むことができる。さらに、導電層の接続先の状態によって３段階以上のレベルに電位コントラストを分類するので、「吸収電位法」では検出できないオープン欠陥やショート欠陥を検出することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例による半導体装置の不良解析方法の概略フローチャートである。
【図２】本発明の一実施例による不良解析方法の詳細フローチャートである。
【図３】不良解析対象となる半導体装置の構造の一例を示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、半導体装置の（ａ）観測面の画像の一例、（ｂ）観測面が配線層である場合の電位コントラスト像の一例、（ｃ）観測面がビア層である場合の電位コントラスト像の一例をそれぞれ示す図である。
【図５】半導体装置がＭＯＳ半導体装置である場合の断面図である。
【図６】ＰＶＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒａｓｔ）条件で得られるＭＯＳ半導体装置の電位コントラスト像の一例を示す図である。
【図７】（ａ）観測面が配線層の場合のレイアウト図と、（ｂ）観測面がビア層の場合のレイアウト図である。
【図８】（ａ）は観測面が配線層、（ｂ）は観測面がビア層の場合に、それぞれ、観測画像から輪郭を抽出して得られる図形要素を示す図面である。
【図９】（ａ）は明度の閾値の一例を示す図、（ｂ）は多値化される明度の範囲の一例を示す図、（ｃ）は観測面が配線層の場合に明度が多値化された観測画像の一例を示す図、（ｄ）は観測面がビア層の場合に明度が多値化された観測画像の一例を示す図である。
【図１０】（ａ）は、あらかじめ多値化して分類した明度と配線の終点との関連を示す図である。（ｂ）は、観測面のビア層と接続先の終点とを示す図である。（ｃ）は、別な観測面のビア層を示すレイアウト図である。
【図１１】終点がＮＭＯＳトランジスタの拡散層である配線に（ａ）オープン欠陥がある場合の電位コントラストを説明する図面と、（ｂ）ショート欠陥がある場合の電位コントラストを説明する図面である。
【図１２】終点がＰＭＯＳトランジスタの拡散層である配線に（ａ）オープン欠陥がある場合の電位コントラストを説明する図面と、（ｂ）ショート欠陥がある場合の電位コントラストを説明する図面である。
【図１３】ＮＭＯＳトランジスタの（ａ）ゲートに接続した配線にオープン欠陥がある場合の電位コントラストを説明する図と、（ｂ）Ｐ型基板に接続した配線にオープン欠陥がある場合の電位コントラストを説明する図である。
【図１４】明度と画素数の分布の一例と多値化について説明する図である。
【図１５】別な実施例による半導体装置の不良解析方法のフローチャートである。
【図１６】さらに別な実施例による半導体装置の不良解析方法のフローチャートである。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は不良解析結果の出力例を示す図である。（ａ）は不一致と判定された配線全体を色分け表示した出力例、（ｂ）は不一致と判定された配線の部分と接続先を色分け表示した出力例、（ｃ）は不一致と判定された配線の観測面の導電層を色分け表示した例である。
【図１８】（ａ）〜（ｃ）は不良解析結果の別な出力例を示す図である。（ａ）は一致／不一致によって配線を色分けしたレイアウトと観測画像を重ね合わせた表示例、（ｂ）は不一致の配線のレイアウトと観測画像を重ね合わせた表示例、（ｃ）は配線の終点によって色分けしたレイアウトと観測画像を重ね合わせた表示例である。
【図１９】本発明の一実施例による半導体装置の不良解析装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図２０】一実施例による半導体装置の不良解析装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２１】他の実施例による半導体装置の不良解析装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２２】本発明による半導体装置の不良解析装置についてコンピュータを用いて構成する場合のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
最初に本発明の実施形態の概要について、説明する。なお、実施形態の概要において引用する図面及び図面の符号は実施形態の一例として示すものであり、それにより本発明による実施形態のバリエーションを制限するものではない。
【００１５】
本発明の一実施形態の半導体装置の不良解析方法は、図１に一例を示すように、半導体装置の露出した導電層を帯電させ荷電粒子を照射することで得られる電位コントラスト像を取得する観測画像取得工程（ステップＳ１Ｍ）と、導電層の接続先の終点を設計データから探索する配線探索工程（ステップＳ３Ｍ）と、接続先の終点の状態毎にあらかじめ３段階以上のレベルに分類した電位コントラスト（例えば、図６のＰ拡散、Ｎ拡散、ゲートの電位コントラストの違いと、図１０（ａ）の分類の一例参照）と、観測画像取得工程（ステップＳ１Ｍ）で取得した電位コントラスト像（例えば、図４の（ａ）、（ｂ））と、を比較し、一致／不一致を検出する判定工程（ステップＳ６Ｍ）と、を備える。
【００１６】
半導体装置の不良解析装置の分野においては、電位コントラストは、明度で表示するのが一般的であるが、電位コントラストは、明度以外に、色彩や三次元的な高さ等によって電位コントラストを表示するものであってもよい。
【００１７】
また、３段階以上に多値化して電位コントラストを分類するので、導電層の接続先の終点（半導体平面に垂直な方向に設けられるビアや半導体平面に平行な配線によって接続させた導電層の末端。以下、特に判らない限り「配線」にはビアも含むものとする。）の状態（Ｎ型半導体層に接続されているか否か、Ｐ型半導体層に接続されているか否か、ゲート電極に接続されているか否か、さらに必要があれば、接続されている半導体層やゲート電極の数や面積）によって異なる電位コントラストを正しく判定することができる。導電層の接続先の状態は、配線探索工程（ステップＳ３Ｍ）により設計データから自動的に収集することができる。
【００１８】
上記構成により、特許文献２に記載されている「吸収電位法」では検出できないゲート電極へ正常に接続されているか否か、配線（ビアも含む）が途中で断線しているか否かについても識別することができる。ゲート電極へ正常に接続されている場合と、配線が途中で断線している場合では、配線形状及び寄生容量が異なるので、帯電させたときの帯電の進み方が異なるからである。
【００１９】
また、ＭＯＳトランジスタのドレインやソースへ接続されている配線（ビアも含む）についても、途中で他の配線（ビアも含む）とショートしているか否かについても識別することができる。配線がショートすることにより、Ｎ型半導体層に接続されているか否か、Ｐ型半導体層に接続されているか否か、さらに、接続されている半導体層の形状、電位の違い、種類、数、面積によって、帯電させたときの帯電の進み方が異なってくるからである。
【００２０】
また、半導体装置の設計データから観測画像の導電層の位置に対応するレイアウトパターンを取得するレイアウト取得工程（図２のステップＳ２）をさらに含み、配線探索工程（図２のステップＳ３）は、レイアウトパターンに接続される配線（ビアの含む）の終点を探索してもよい。これにより、設計データから探索した配線の接続先の情報に基づいて電位コントラストを判定できるので、不良解析のために比較する良品サンプルは必要としない。
【００２１】
さらに、図２に一例を示すように、配線探索工程で探索されたレイアウトパターンに対応する観測画像の明度を取得する明度取得工程（ステップＳ４）と、多値化して分類した明度と配線（ビアも含む）の終点との対応を予め作成し、明度と配線の終点とを対応させる明度対応工程（ステップＳ５）と、判定工程（ステップＳ６）の結果を出力する出力工程（ステップＳ７）と、をさらに含む。判定工程（ステップＳ６）は明度取得工程（ステップＳ４）で取得した観測画像の明度と明度対応工程（ステップＳ５）で求めた配線の終点に対応する明度との一致／不一致を判定する。明度取得工程（ステップＳ４）は、画像処理によって、観測画像の輪郭を抽出して得られる画像の図形要素を検出する図形検出工程（ステップＳ４１）と、明度の閾値を設定して明度の閾値を基準として観測画像の各画素の明度を多値化する多値化工程（ステップＳ４２）と、図形検出工程（ステップＳ４１）で検出された図形要素の各画素について多値化工程（ステップＳ４２）で多値化された明度を画素数で集計し最多数である明度を図形要素の明度とする図形明度検出工程（ステップＳ４３）と、図形検出工程（ステップＳ４１）で検出された図形要素のうちレイアウトパターンの位置に対応した図形要素について、図形明度検出工程（ステップＳ４３）で検出された明度を抽出する図形明度取得工程（ステップＳ４４）と、を含んでもよい。
【００２２】
電位コントラストを明度として表示する場合は、上記手順に従って電位コントラストを明度として判定を行うことができる。
【００２３】
さらに、上記多値化工程（ステップＳ４２）では、明度ごとの画素数の分布を求めることで、明度の閾値と、明度の分類数と、分類後の各明度の値を自動的に算出してもよい。これにより、観測条件やデバイスの特性の違いによって観測画像の明度が変化した場合であっても、簡便かつ自動的に明度を多値化することができる。
【００２４】
また、図形明度取得工程（ステップＳ４４）では、図形検出工程（ステップＳ４１）で検出された図形要素とレイアウトパターンとについてパターンマッチングの画像処理によってレイアウトパターンの位置に対応した図形要素を抽出して図形明度検出工程（ステップＳ４３）で検出された明度を抽出してもよい。これにより、観測画像の配線パターンとレイアウトパターンとを自動的に整合させることができるため、観測画像の配線パターンの明度が、レイアウトパターンの終点から期待される値であるかを自動的に判定できる。
【００２５】
明度対応工程（ステップＳ５）では、多値化工程で多値化された観測画像の明度と、配線の終点とを対応させる。これにより、観測条件やデバイスの特性の違いによって観測画像の明度が変化した場合であっても、簡便かつ自動的に、観測画像の明度の期待される値を取得できる。
【００２６】
観測画像取得工程（ステップＳ１）では、製造工程中の半導体ウエハを所望の帯電電圧に帯電させた状態で荷電粒子を照射することで得られる電位コントラストの観測画像を取得し、レイアウト取得工程（ステップＳ２）では、半導体ウエハに形成されている半導体装置の設計データから、観測画像の位置の導電層のレイアウトパターンを取得してもよい。これにより、製造終了を待つことなく、製造途中で不良箇所を絞り込むことができる。また、観測画像を保存しておき、製造終了後に本発明を適用すれば、半導体装置の表面を研磨することなく、不良箇所を絞り込むことができる。
【００２７】
また、一例を図１５に示すように、少なくとも１台のプログラムされたコンピュータを用いて、設計データとテスト結果から回路動作を計算することで不良の半導体装置の不良位置を配線（ビアも含む）あるいはインスタンスとして入手する診断工程（ステップＳ８）と、判定工程で不一致と判定された配線及び配線の終点に接続したインスタンスと、診断工程から得られた配線及びインスタンスとを比較し、一致した配線及びインスタンスを半導体装置の不良位置とする比較工程（ステップＳ９）と、をさらに備え、出力工程（ステップＳ７）では、比較工程（ステップＳ９）で得られた不良位置も出力してもよい。これにより、回路動作の異常を引き起こす欠陥位置を特定することができる。
【００２８】
また、別の故障解析方法を用いて、半導体装置の不良位置を特定する解析工程（ステップＳ１０）と、判定工程（ステップＳ６）で不一致と判定された配線及び配線の終点に接続したインスタンスと、解析工程（ステップＳ１０）から得られた不良位置に関する配線及びインスタンスとを比較し、一致した配線及びインスタンスを半導体装置の不良位置とする比較工程（ステップＳ６）と、をさらに備え、出力工程（ステップＳ７）では、比較工程（ステップＳ６）で得られた不良位置も出力してもよい。これにより、故障解析で得られる故障位置の信頼度を高めることができる。
【００２９】
また、出力工程（ステップＳ７）では、判定工程（ステップＳ６）で不一致と判定された配線（ビアも含む）に関して、観測画像の位置の導電層から終点までの配線について、名称、座標を出力し、前記終点に接続するインスタンスについて、名称、座標を出力し、終点の種類、明度取得部で得られる明度、明度対応部から得られる前記終点の種類に対応した明度を出力してもよい。これにより作業者は、観測画像内の配線パターンの明度を一つずつ確認しなくても、自動的に判定された故障位置を確認するだけで済むため、故障解析の時間を大幅に短縮することができる。
【００３０】
さらに、図１７に一例を示すように、出力工程（ステップＳ７）では、判定工程（ステップＳ６）で不一致と判定された配線に関して、（ａ）配線全体、（ｂ）観測画像の位置の導電層、（ｃ）観測画像の導電層から終点までの配線、（ｄ）終点に接続するインスタンス、の（ａ）乃至（ｄ）のうち１つ以上をレイアウト上に色分けして表示してもよい。これにより、故障箇所がレイアウト上のどの位置にあるのかを、視覚的に得ることができる。
【００３１】
また、図１８（ａ）に一例を示すように、出力工程（ステップＳ７）では、判定工程（ステップＳ６）で得られた一致／不一致によって配線を色分けして表示されたレイアウトと、観測画像とを重ね合わせて表示してもよい。これにより、故障箇所のレイアウト位置を視覚的に得ることができる。
【００３２】
また、図１８（ｂ）に一例を示すように、出力工程（ステップＳ７）では、判定工程（ステップＳ６）で不一致となった配線が表示されたレイアウトと、観測画像とを重ね合わせて表示してもよい。これにより、故障箇所のレイアウト位置を視覚的に得ることができる。
【００３３】
さらに、図１８（ｃ）に一例を示すように、出力工程（ステップＳ７）では、配線の終点によって配線を色分けして表示されたレイアウトと、観測画像とを重ね合わせて表示してもよい。これにより、観測画像中の配線パターンの終点を視覚的に識別することができる。
【００３４】
また、本発明の一実施形態の半導体装置の不良解析装置１００は、一例として図１９に示すように、導電層を露出させた半導体装置に対して、所望の帯電電圧に帯電させた状態で荷電粒子を照射することで得られる電位コントラスト像を取得する観測画像取得部１Ｍと、導電層の接続先の終点を設計データ１１から探索する配線探索部３Ｍと、接続先の終点の状態毎にあらかじめ３段階以上のレベルに分類した電位コントラストと前記観測画像取得部が取得した電位コントラスト像とを比較し一致／不一致を検出する判定部６Ｍと、を備える。
【００３５】
上記構成によれば、３段階以上に多値化して電位コントラストを分類できるので、特許文献２に記載されている「吸収電位法」では検出できないオープン欠陥やショート欠陥を検出することができる。
【００３６】
また、導電層の接続先の終点を設計データ１１から探索する配線探索部３Ｍを備えているので、設計データ１１から導電層の接続先の終点の状態（Ｎ型半導体層に接続されているか否か、Ｐ型半導体層に接続されているか否か、ゲート電極に接続されているか否か、フローティングか否か、さらに必要があれば、接続されている半導体層やゲート電極の数や面積など必要な情報）を取得することができるので、良品との比較なしに、一つの不良デバイスのみの電位コントラスト像から、不良箇所を絞り込むことができる。
【００３７】
さらに、図２０、２１に一例を示すように、判定部６の処理結果として、不一致と判定された箇所を特定する情報を出力する出力部７と、出力部７が出力する情報を表示する表示部８をさらに備えてもよい。出力部７は判定部６で不一致と判定された配線に関して、観測画像の位置の導電層から終点までの配線について、名称、座標を出力し、終点に接続するインスタンスについて、名称、座標を出力し、終点の種類、明度取得部で得られる明度、明度対応部から得られる終点の種類に対応した明度を出力するものであってもよい。また、表示部８は、出力部７で出力される処理結果、観測画像、明度が多値化された観測画像、レイアウトを表示し、露出された導電層を指定できるように表示し、明度と配線の終点との対応を作成、編集できるように表示し、図形検出部４１で検出された図形を表示し、図形要素を検出するための画像処理パラメータを変更できるように表示し、画像処理パラメータが変更されるごとに、観測画像の輪郭と検出される図形要素が更新され、多値化部４２で得られる明度の閾値の設定を変更できるように表示し、図形明度検出部４３で得られる多値化された明度を集計した結果を表示し、閾値の設定が変更されるごとに、多値化された明度によって観測画像が更新されるようにしてもよい。
【００３８】
画像処理パラメータを変更できるようにすることで、観測画像の図形要素を正しく抽出できるようになる。また、閾値を変更するようにすることで、明度を正しく多値化することができる。
【００３９】
また、図形明度取得部４４では、図形検出部４１で検出された図形要素と、レイアウトパターンとについて、パターンマッチングの画像処理によって、レイアウトパターンの位置に対応した図形要素を抽出して、図形明度検出部４３で検出された明度を抽出し、表示部８では、パターンマッチングのための画像処理パラメータを変更できるように表示してもよい。これにより、画像処理パラメータを変更できるようにすれば比較的容易に正しいパターンマッチングの結果を得ることができる。
【００４０】
以上で実施形態の概要の説明を終え、以下、より具体的な実施例について、図面を参照して詳しく説明する。
【実施例１】
【００４１】
図１は、本発明の実施例１による半導体装置の不良解析方法の概略の工程を示すフローチャートである。ステップＳ１Ｍの観測画像取得工程では、半導体装置の露出した導電層を帯電させ荷電粒子を照射することにより電位コントラスト像を取得する。ステップＳ３Ｍの配線探索工程では、半導体装置の表面に露出して帯電する導電層の接続先の終点を設計データから探索する。ステップＳ６Ｍの判定工程では、接続先の終点の状態毎にあらかじめ３段階以上のレベルに分類した電位コントラストと、ステップＳ１Ｍの観測画像取得工程で取得した電位コントラスト像とを比較し、両者の電位コントラストの一致／不一致を検出する。なお、電位コントラストは、半導体装置の不良解析装置においては、明度として表示することが一般的であるが、明度以外の方法により電位コントラストを表示してもよい。例えば、色彩により電位コントラストを表示してもよい。
【００４２】
図２は、実施例１による半導体装置の不良解析方法のより詳細な工程を示すフローチャートである。図２の各ステップと図１の概略フローチャートとの対応において、図２のレイアウト取得工程（ステップＳ２）は図１の配線探索工程（ステップＳ３Ｍ）の工程の中に含まれ、図２の明度取得工程（ステップＳ４）、明度対応工程（ステップＳ５）、出力工程（ステップＳ７）は図１の判定工程（ステップＳ６Ｍ）に含まれると考えてもよい。
【００４３】
図２の詳細フローチャートにおいて、ステップＳ１の観測画像取得工程では、まず、半導体装置（半導体デバイス）を研磨して導電層を露出させる。
【００４４】
ここで、解析対象となる半導体装置の構造について説明しておく。図３は、不良解析対象となる半導体装置の構造の一例を示す断面図である。半導体装置５０は、半導体基板の表面に配線層が形成されている。配線層の一部は、研磨により除去され、導電層（配線）が表面に露出している。研磨により除去されなかった配線は半導体基板の表面に形成されたインスタンス（もしくはセル、トランジスタ）と呼ばれる機能回路に接続されている。
【００４５】
観測面を半導体装置の表面から観察すると図４（ａ）に示すように、図３の配線の一部（導電層）が露出している。なお、観測面より上層にあった配線（図３において破線で示す配線）は、研磨によって除去されている。この状態で半導体装置を所望の帯電電圧に帯電させ、荷電粒子を照射する。
【００４６】
例えば、ＳＥＭ（走査電子顕微鏡：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）装置を用いた場合、半導体装置に一定の帯電電位を与えた状態で、電子線を半導体装置に入射し、半導体装置から放出される二次電子を検出することで、半導体装置の表面（すなわち観測面）を観察する。すると、半導体装置の表面の電位によってコントラストが異なる像を得ることができる。電位コントラスト像の一例を図４（ｂ）に示す。また、図４（ｃ）は、観測面がビア層、すなわち導電層がビア層の場合の電位コントラスト像の一例である。図３において、半導体装置５０の表面に水平に設けられた配線が露出するように研磨すると図４（ｂ）のような電位コントラスト像が得られ、図３において、ビア層が表面に露出するように研磨すると図４（ｃ）のような電位コントラスト像が得られる。
【００４７】
また、電位コントラスト像は、観測面の導電層に繋がる終点の種類によって、異なるコントラストが得られる。ＭＯＳトランジスタデバイスを例に説明する。ＭＯＳトランジスタデバイスを第一ビア層の表面まで研磨して、第一ビア層が露出した状態の断面構造の一例を図５に示す。図５において、第一ビアは、第一配線に接続される。フローティングを除いてゲート、Ｐ拡散、Ｎ拡散に接続される配線は第一配線よりさらに下層に設けられたコンタクトを介してゲート電極となるポリシリコン、ＮＭＯＳトランジスタのソースドレインとなるＮ＋拡散層、ＰＭＯＳトランジスタのソースドレインとなるＰ＋拡散層へ接続される。なお、ＮＭＯＳトランジスタは、Ｐ型シリコン基板、又は、Ｐ型のウェルに形成され、ＰＭＯＳトランジスタは、Ｎ型シリコン基板、又は、Ｎ型のウェルに形成される。さらに、ＮＭＯＳトランジスタが形成されるＰ型シリコン基板と、ＰＭＯＳトランジスタが形成されるＮ型シリコン基板と、の間はＳＴＩ（シャロートレンチアイソレーション）により分離されている。なお、Ｐ型シリコン基板はＮ型シリコン基板の表面に設けられたＰ型ウェルであってもよく、Ｎ型シリコン基板はＰ型シリコン基板の表面に設けられたＮ型ウェルであってもよいことは言うまでもない。
【００４８】
半導体装置（デバイス）の帯電条件は、観測面を正に帯電させる方法（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒａｓｔ：以下、ＰＶＣと略して記載）と負に帯電させる方法（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒａｓｔ：以下、ＮＶＣと略して記載）がある。ＰＶＣ条件で得られるＭＯＳトランジスタデバイスの電位コントラスト像の一例を図６に示す。例えば、配線の終点がＰ拡散の場合、観測面を正に帯電させると、シリコン基板からの電子移動は順バイアスになるため、電子が供給されて帯電が進まず、明コントラストが得られる。高抵抗欠陥などにより非導通となれば、電子の供給が減り、帯電が進むため、暗コントラストとなる。また、配線の終点がＮ拡散の場合、観測面の正の帯電に対してＰ型シリコン基板とＮ拡散が逆バイアスとなるため、キャリアが移動しにくく、Ｐ拡散より帯電が進むのでより暗コントラストとなる。さらに、配線の終点がゲート電極の場合、Ｎ拡散よりさらに帯電しやすいので、Ｎ拡散よりさらに暗コントラストになる。
【００４９】
図２の詳細フローチャートに戻って説明を続ける。レイアウト取得工程（ステップＳ２）では、半導体装置の設計データから、観測画像の位置の導電層のレイアウトパターンを取得する。レイアウトの一例を図７（ａ）および図７（ｂ）に示す。図７（ａ）は、図４（ｂ）の電位コントラスト像の位置のレイアウトであり、図７（ｂ）は、図４（ｃ）の電位コントラスト像の位置のレイアウトである。このように少なくとも観測画像の領域を含むレイアウトデータについて、レイアウト像と座標を取得する。
【００５０】
ステップＳ３の配線探索工程では、ステップＳ２レイアウト取得工程で取得した観測画像の導電層に対応するレイアウトパターンについて、レイアウトデータを用いて、レイアウトパターンに接続される配線の終点を探索する。このとき、半導体装置は表面から観測面までが除去されている。そのため、配線の終点を探索するときには、観測面から下層に関する導電層の接続を探索する。レイアウトデータでは、観測面より上層に存在する配線層は、ここでは、ないものとして扱う。ＭＯＳトランジスタデバイスでは、配線の終点は、一般的には、Ｐ拡散、Ｎ拡散、ゲート、フローティングのいずれかである。
【００５１】
ステップＳ４の明度取得工程では、画像処理によって、配線探索工程で探索されたレイアウトパターンに対応する観測画像の明度を取得する。ステップＳ４の明度取得工程は、図形検出工程（ステップＳ４１）、多値化工程（ステップＳ４２）、図形明度検出工程（ステップＳ４３）、図形明度取得工程（ステップＳ４４）で構成される。
【００５２】
図形検出工程（ステップＳ４１）では、観測画像の輪郭を抽出して得られる画像の図形要素を検出する。図形要素の一例を図８（ａ）、（ｂ）に示す。図８（ａ）は、図４（ｂ）の観測画像の輪郭を抽出した例であり、図８（ｂ）は図４（ｃ）の観測画像の輪郭を抽出した例である。観測画像の各画素が持つ色情報から、輪郭（エッジ）を検出する。さらにその画像の輪郭から、図形要素を抽出する。
【００５３】
なお、図形検出工程（ステップＳ４１）で、検出する図形の形状は、図８（ａ）が矩形、図８（ｂ）が円、又は楕円であるが、検出される図形要素は、矩形、楕円に限定するものではなく、任意の形状の図形を検出するものであっても良い。
【００５４】
多値化工程（ステップＳ４２）では、まず、明度の閾値を設定する。明度を４値に多値化するときの明度の閾値の例を図９（ａ）に示す。４値に多値化する場合は、Ｔ１からＴ３の３種類の閾値を設定する。すなわちｎ値（ｎは３以上の整数）に多値化しようとするときは、ｎ−１種類の閾値を設定する。次に、明度の閾値Ｔ１〜Ｔ３を用いて、観測画像の各画素の明度を多値化する。多値化される各明度の範囲を図９（ｂ）に示す。明度が０〜６３の範囲の画素は、Ｂ１の明度となる。明度が６４〜１２７の範囲の画素は、Ｂ２の明度となる。
【００５５】
図形明度検出工程（ステップＳ４３）では、図形検出工程（ステップＳ４１）で検出された図形要素の各画素について、多値化工程（ステップＳ４２）で多値化された明度を画素数で集計し、最多数である明度を図形要素の明度とする。図９（ｃ）および図９（ｄ）は、図４（ｂ）および図４（ｃ）の観測画像の各画素を多値化し、図形要素内で最多数の明度をその図形要素の明度とした例である。すなわち、明度Ｂ２となった図形要素は、その図形要素に含まれる各画素の明度が、明度０〜６３、明度６４〜１２７、明度１２８〜１９１、明度１９２〜２５５のうち、明度６４〜１２７の範囲に含まれる画素が最も多かったので、その図形要素全体を明度Ｂ２としている。
【００５６】
図形明度取得工程（ステップＳ４４）では、図形検出工程（ステップＳ４１）で検出された図形要素のうち、レイアウトパターンの位置に対応した図形要素について、図形明度検出工程（ステップＳ４３）で検出された明度を抽出する。多値化される明度を図９（ａ）のように設定した場合、レイアウトパターン図４（ｂ）の各パターンに対応した観測画像の図形要素の明度は、図９（ｃ）に示すように、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ４となる。図４（ｃ）の各レイアウトパターンに対応した観測画像の図形要素の明度は、図９（ｄ）に示すように、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ４となる。
【００５７】
明度対応工程（ステップＳ５）では、多値化して分類された観測画像の明度とその観測画像に対応するレイアウトパターンに接続される配線の終点との対応を予め作成しておく。すなわち、導電層の観測画像の明度はその導電層の接続先に依存することがわかっているので、明度と配線の終点とを対応させる。図１０（ａ）は明度と配線の終点の対応の一例である。配線の終点は、ゲートのみに繋がる、Ｐ拡散のみに繋がる、Ｎ拡散のみに繋がるほかに、ゲートとＰ拡散、ゲートとＮ拡散、Ｎ拡散とＰ拡散、ゲートとＰ拡散とＮ拡散、のそれぞれに繋がる場合もある。フローティングの場合の明度の種類も設定する。また、観測画像の背景の明度の種類を設定してもよい。
【００５８】
判定工程（ステップＳ６）では、明度取得工程（ステップＳ４）で取得されたレイアウトパターン（観測画像）の明度および配線探索工程（ステップＳ３）で取得されたレイアウトパターンに接続される配線の終点が、明度対応工程（ステップＳ５）から得られる明度と配線の終点との対応と一致しているか不一致であるかを判定する。図７（ｂ）は、観測面がビア層の場合のレイアウトの一例である。図９（ｄ）は、観測画像についての、レイアウトパターンに対応した図形要素の明度の例である。図１０（ｂ）は、配線探索工程で取得された観測画像の位置のレイアウトパターンに接続される配線の終点の一例である。図１０（ａ）は明度と配線の終点の対応の一例である。図９（ｄ）に示す観測画像から得られる明度と、図１０（ｂ）に示すレイアウトパターンの終点の種類について、図１０（ａ）に示す明度と配線の終点の対応に照らし合わせると、Ｖ１〜Ｖ４およびＶ６では一致しているが、Ｖ５では不一致である。すなわち、図９（ｄ）に示す観測画像から得られるビアＶ５の明度はＢ２である。一方、図１０（ｂ）に示す設計データから得られたビアＶ５の配線の終点はＰ拡散である。これを図１０（ａ）の明度と配線の終点との関連を示す図と照らし合わせると、ビアＶ５の明度はＢ４であるはずなので、図９（ｄ）の明度Ｂ２と一致していない。
【００５９】
図１０（ｃ）は、観測面がビア層の場合のレイアウトの図７（ｂ）、図１０（ｂ）とは、別の一例であり、ビアＶ７の終点がＰ拡散であるとする。観測画像についての、レイアウトパターンに対応した図形要素の明度が図９（ｄ）であった場合について説明する。観測画像図９（ｄ）では、ビアＶ７の明度が低いために、図形検出工程（ステップＳ４１）で、ビアＶ７の図形要素が検出されない。この場合、レイアウトパターンの位置に対応する観測画像の明度Ｂ１をビアＶ７の明度とする。判定工程（ステップＳ６）では、ビアＶ７の終点がＰ拡散であることから、図１０（ａ）の明度と配線の終点との対応と照らし合わせると、不一致となる。
【００６０】
出力工程（ステップＳ７）では、判定工程（ステップＳ６）の結果を出力する。判定工程（ステップＳ６）で不一致と判定されたビアＶ５およびＶ７に関して、観測面の導電層（Ｖ５およびＶ７）から終点までの配線について、名称と座標を出力する。また終点に接続するインスタンスについて、名称、座標を出力しても良い。終点の種類、明度取得工程で得られた明度、明度対応工程から得られる終点の種類に対応した明度を出力する。
【００６１】
次に、欠陥と電位コントラストの関係の一例について図面を参照して説明する。
【００６２】
図１１（ａ）は、ＮＭＯＳトランジスタの拡散層に接続する配線のオープン欠陥を説明するための図である。観測面をＮＶＣ条件で負に帯電させると、正常な配線では、シリコン基板からの電子移動は順バイアスになるため、電子が供給されて帯電が進まず、暗コントラストが得られる。非導通などの高抵抗欠陥があると帯電が進むため明コントラストが得られる。
【００６３】
図１１（ｂ）は、ＮＭＯＳトランジスタの拡散層に接続する配線のショート欠陥を説明するための図である。例えば観測面をＰＶＣ条件で正に帯電させると、ショート欠陥により電子の供給パスがあると帯電せずに明コントラストが得られる。特に、図１１（ｂ）では、ＮＭＯＳ断面しか図示していないが、ＰＭＯＳトランジスタのＰ拡散に接続されている配線とショートすると、ＰＭＯＳトランジスタのＰ拡散とＮ型基板とは順バイアスになるので帯電が進まない。
【００６４】
図１２（ａ）は、ＰＭＯＳトランジスタの拡散層に接続する配線のオープン欠陥を説明するための図である。観測面をＰＶＣ条件で正に帯電させると、シリコン基板からの電子移動は順バイアスになるため、電子が供給されて帯電が進まず、明コントラストが得られる。高抵抗欠陥などにより非導通となれば、電子の供給が減り、帯電が進むため、暗コントラストとなる。
【００６５】
図１２（ｂ）は、ＰＭＯＳトランジスタの拡散層に接続する配線のショート欠陥を説明するための図である。観測面をＮＶＣ条件で負に帯電させると、ショート欠陥が存在すると、正常な配線と比べて帯電が進まないため、暗コントラストが得られる。特にＮＭＯＳトランジスタの拡散層に接続する配線とショートしている場合は、ＮＭＯＳトランジスタの拡散層と基板は順バイアスになるので、帯電が進まない。
【００６６】
図１３（ａ）は、ＮＭＯＳトランジスタのゲートに接続する配線のオープン欠陥を説明するための図である。オープン欠陥がある場合は、寄生容量値が小さくなるため、オープン欠陥がない場合と比較して速く帯電する。なお、ショート欠陥がある場合は、帯電が進まないので、３値以上に多値化して判定することにより、正常にゲートに接続していると、オープン欠陥、ショート欠陥を３通りに識別できる。図１３（ａ）では、ＮＶＣ条件で負に帯電させているが、図１３（ａ）のように、ゲートに接続する配線のオープン欠陥を判定する場合は、ＰＶＣ条件で正に帯電させても、ＮＶＣ条件で負に帯電させてもどちらでも欠陥を判定することができる。
【００６７】
また、図１３（ｂ）は、ＮＭＯＳトランジスタのプラグに接続する配線のオープン欠陥を説明するための図である。オープン欠陥が存在する配線と正常な配線とでは、帯電状況が変わるために、コントラストに差がでる。図１３（ｂ）では、ＮＶＣ条件で負に帯電させているが、図１３（ｂ）のようなトランジスタのプラグに接続する配線のオープン欠陥の判定では、ＰＶＣ条件で正に帯電させても判定することができる。
【００６８】
これらの例で示したように、配線中に欠陥が存在したとき、配線の帯電状態が変化することで、異なる電位コントラストが得られる。本発明では、本発明に記載の実施例に限られるものではなく、配線の帯電状態の違いに起因したコントラストの差を検出し、配線の終点の種類から期待される電位コントラストと比較することで、不良解析することができる。特に３値以上に多値化し、閾値を適切に設定することにより、単純な２値判定では、識別できない欠陥も判定することができる。
【実施例２】
【００６９】
実施例２の半導体装置の不良解析方法について、図面を参照して説明する。実施例２では、多値化工程（ステップＳ４２）において、明度ごとの画素数の分布を求めることで、明度の閾値と、明度の分類数と、分類後の各明度の値を自動的に算出する。図１４は、観測画像における明度と画素数の分布の一例である。明度の閾値と、明度の分類数と、分類後の各明度の値を自動的に算出するための一つの方法として、例えば、２つの閾値Ｔ１、Ｔ２を与える。Ｔ１以下の画素数である明度とＴ２以上の画素数である明度とを共に有する範囲（Ｔ１以下の画素数である明度に挟まれるＴ２以上の画素数である明度を備えた範囲）を抽出し、Ｔ１以下の画素数となる明度の範囲で最小の画素数となる明度を明度の閾値とする。その結果、Ｂ１〜Ｂ４の４つの明度に分類される。Ｂ１〜Ｂ４に多値化された各明度の値は、Ｂ１〜Ｂ４の各範囲の中で最多数の明度の値を採用する。また、多値化された各明度の値は、各明度の範囲の中央値とするなど、Ｂ１〜Ｂ４が識別できる値であれば良い。他の工程については実施例１と同一である。すなわち、実施例２においても図１０（ａ）に示すような明度の種類と終点との対応はあらかじめ求めておくが、図９（ａ）に示す明度の閾値は、後で求めることになる。
【実施例３】
【００７０】
実施例３の半導体装置の不良解析方法では、図形明度取得工程（ステップＳ４４）において、図形検出工程（ステップＳ４１）で検出された図形要素と、レイアウトパターンとについて、パターンマッチングの画像処理によって、レイアウトパターンの位置に対応した図形要素を抽出して、図形明度検出工程で検出された明度を抽出する。例えば、レイアウトパターン（図７（ａ））と図形検出工程で検出された図形要素（図８（ａ））とをパターンマッチングによる画像処理によって、レイアウトパターンと図形要素とを対応させる。他の工程は実施例１と同一である。
【実施例４】
【００７１】
実施例４では、明度対応工程（ステップＳ５）において、多値化工程（ステップＳ４２）で多値化された観測画像の明度と、配線の終点とを対応させる。多値化された明度は観測画像ごとにわずかに異なるため、予め明度と配線の対応を作成しておくのではなく、多値化工程で得られた明度をもとに作成しても良い。他の工程については実施例１の工程をそのまま適用できる。
【実施例５】
【００７２】
実施例５では、観測画像取得工程（ステップＳ１）において、製造工程中の半導体ウエハを所望の帯電電圧に帯電させた状態で荷電粒子を照射することで得られる電位コントラストの観測画像を取得する。レイアウト取得工程（ステップＳ２）では、半導体ウエハに形成されている半導体装置の設計データから、観測画像の位置の導電層のレイアウトパターンを取得する。製造途中のウエハを用いれば、半導体装置の表面から研磨して観測面を露出させる工程を経ずに、電位コントラスト像を得ることができる。他の工程については、実施例１の工程をそのまま適用できる。
【実施例６】
【００７３】
実施例６では、図１５のフローチャートに示すように、少なくとも１台のプログラムされたコンピュータを用いて、設計データとテスト結果から回路動作を計算することで、不良の半導体装置の不良位置を配線あるいはインスタンスとして入手する診断工程（ステップＳ８）を備える。さらに、判定工程（ステップＳ６）で不一致と判定された配線及びその配線の終点に接続したインスタンスと、診断工程（ステップＳ８）から得られた配線及びインスタンスとを比較して、一致した配線及びインスタンスを半導体装置の不良位置とする比較工程（ステップＳ９）を備える。また出力工程（ステップＳ７）では、比較工程で得られた不良位置も出力する。図１５のフローチャートにおいて、診断工程（ステップＳ８）、比較工程（ステップＳ９）、出力工程（ステップＳ７）の工程が実施例１と異なるだけで、他の工程は図２に示す実施例１の詳細フローチャートと同一の工程であるので重複する説明は省略する。
【実施例７】
【００７４】
実施例７では、図１６のフローチャートに示すように、解析工程（ステップＳ１０）と比較工程（ステップＳ９）を備える。解析工程（ステップＳ１０）では、別の故障解析方法を用いて、不良の半導体装置の不良位置を特定する。比較工程（ステップＳ９）では、判定工程（ステップＳ６）で不一致と判定された配線及びその配線の終点に接続したインスタンスと、解析工程（ステップＳ１０）から得られた不良位置に関する配線及びインスタンスとを比較し、一致した配線及びインスタンスを半導体装置の不良位置とする。また出力工程（ステップＳ７）では、比較工程で得られた不良位置も出力する。他の工程は図２に示す実施例１の詳細フローチャートと同一の工程であるので、詳細な説明は省略する。
【実施例８】
【００７５】
実施例８では、出力工程（ステップＳ７）において、判定工程（ステップＳ６）で不一致と判定された配線に関して、（ａ）配線全体、（ｂ）観測画像の位置の導電層、（ｃ）観測画像の導電層から終点までの配線、（ｄ）終点に接続するインスタンス、をレイアウト上に色分けして表示する。図１７に実施例８による表示例をいくつか示す。図１７（ａ）は不一致と判定された配線Ｗ１〜Ｗ３の配線全体をレイアウト上に色分けして表示した例である。色分けして表示することにより容易に接続先を確認できる。図１７（ｂ）は、不一致と判定された配線Ｗ２について、観測面の導電層から終点までを青色で、接続するインスタンスを赤色で、レイアウト上に色分けして表示した例である。接続先のインスタンスを色分けして表示することにより、容易に確認することができる。図１７（ｃ）は、判定工程で不一致と判定された配線Ｖ５およびＶ７について、観測面の導電層をレイアウト上に色分けして表示した例である。このように、判定工程（ステップＳ６）で不一致と判定された配線に関して、（ａ）配線全体、（ｂ）観測画像の位置の導電層、（ｃ）観測画像の導電層から終点までの配線、（ｄ）終点に接続するインスタンスの（ａ）〜（ｄ）の一つ以上を色分けして表示することにより不良解析を容易にすることができる。
【実施例９】
【００７６】
実施例９では、出力工程（ステップＳ７）において、図１８にいくつか例を示すように、設計データ１１から取得したレイアウト画像と観測画像とを重ね合わせて表示する。特にレイアウト画像は色を有効的に使用することにより効果的に重ね合わせて表示することができる。例えば、図１８（ａ）は、判定工程（ステップＳ６）で得られた一致／不一致によって配線を色分けして表示したレイアウト画像と、観測画像とを重ね合わせて表示する例である。また、図１８（ｂ）は、判定工程（ステップＳ６）で不一致となった配線を表示したレイアウト画像と、観測画像とを重ね合わせて表示する例である。さらに、図１８（ｃ）は、配線の終点によって配線を色分けして表示してレイアウト画像と、観測画像とを重ね合わせて表示する例である。
【実施例１０】
【００７７】
次に、本発明の半導体装置の不良解析装置の実施例１０について説明する。図１９は、実施例１０の半導体装置の不良解析装置１００の概略の構成を示すブロック図である。図１９において、解析装置２０は、導電層を露出させた半導体装置５０（図３、５参照）に対して、所望の帯電電圧に帯電させた状態で荷電粒子を照射し、電位コントラスト像を出力する。観測画像取得部１Ｍは、解析装置２０から上記電位コントラスト像を取得する。設計データ１１は、半導体装置５０の設計に用いたデータである。半導体装置５０の各層のレイアウトの図形データと回路の接続先等に関する情報が含まれる。配線探索部３Ｍは、この設計データ１１を外部から入力し、解析対象とする半導体装置５０において、観測画像取得部１Ｍが取得した観測画像における露出した導電層の接続先の終点を探索する。なお、解析装置２０は不良解析装置１００に含めて一体化してもよいが、ここでは、解析装置２０は、不良解析装置１００から独立しており、不良解析装置１００は、解析装置２０から観測画像を取得して解析をするものとして記載している。
【００７８】
判定部６Ｍは、接続先の終点の状態毎にあらかじめ３段階以上のレベルに分類した電位コントラストと、観測画像取得部１Ｍが取得した電位コントラスト像とを比較し、一致／不一致を検出する。上記構成により不良解析装置１００は、実施例１の半導体装置の不良解析方法を実行することができる。図２の詳細フローチャートにおけるレイアウト取得工程（ステップＳ２）は配線探索部３Ｍが実行し、明度取得工程（ステップＳ４）と明度対応工程（ステップＳ５）と出力工程（ステップＳ７）は判定部６Ｍが実行すると考えてもよい。
【００７９】
図２０は実施例１０の半導体装置の不良解析装置について全体構成を示す詳細ブロック図である。図２０では図１９では省略した部分も含めて記載している。図２０の半導体装置の不良解析装置１００Ａは、大きく分けて観測画像取得部１、レイアウト取得部２、配線探索部３、明度取得部４、明度対応部５、判定部６、出力部７、表示部８の８つのブロックで構成される。なお、解析装置２０は、不良解析装置１００Ａに含んでも、含まなくともどちらの構成でもよいが、図２０では、解析装置２０は不良解析装置１００Ａに含まれるものとして記載している。
【００８０】
解析装置２０は、導電層を露出させた半導体装置に対して、所望の帯電電圧に帯電させた状態で荷電粒子を照射し、その結果得られる電位コントラストの観測画像を出力する。観測画像取得部１はその観測画像を解析装置２０から取得する。レイアウト取得部２は、半導体装置５０（図３、図５参照）の設計データ１１から、観測画像の位置の導電層のレイアウトパターンを取得する。
【００８１】
配線探索部３は、レイアウトパターンに接続される配線の終点を探索する。配線探索部３が探索する配線の終点は、トランジスタのゲート電極、トランジスタの拡散領域もしくはフローティングであってもよい。
【００８２】
明度取得部４は、図形検出部４１、多値化部４２、図形明度検出部４３、図形明度取得部４４で構成され、配線探索部３で探索されたレイアウトパターンに対応する観測画像の明度を取得する。図形検出部４１では、観測画像の輪郭を抽出して得られる画像の図形要素を検出する。検出する図形要素は、矩形、楕円に限られず、任意の形状の図形要素を検出するものとしても良い。多値化部４２では、明度の閾値を設定して、明度の閾値を基準として、観測画像の各画素の明度を多値化する。図形明度検出部４３では、図形検出部４１で検出された図形要素の各画素について、多値化部４２で多値化された明度を画素数で集計し、最多数である明度を図形要素の明度とする。図形明度取得部４４では、図形検出部４１で検出された図形要素のうち、レイアウトパターンの位置に対応した図形要素について、図形明度検出部４３で検出された明度を抽出する。
【００８３】
明度対応部５では、多値化して分類された明度と配線の終点との対応を予め作成しておくことで、明度と配線の終点とを対応させる。なお、明度対応部５では、多値化部４２で多値化された観測画像の明度と、配線の終点とを対応させるものであってもよい。
【００８４】
判定部６では、明度取得部４で取得されたレイアウトパターンの明度および配線探索部３で取得されたレイアウトパターンに接続される配線の終点が、明度対応部５から得られる明度と配線の終点との対応と一致しているか不一致であるかを判定する。出力部７では、判定部６の処理結果として、判定部６で不一致と判定された配線に関して、観測画像の位置の導電層から終点までの配線について、名称、座標を出力する。また、終点に接続するインスタンスについて、名称、座標を出力する。さらに、終点の種類、明度取得部４で得られる明度、明度対応部５から得られる終点の種類に対応した明度を出力する。表示部８では、出力部７で出力される処理結果、観測画像、明度が多値化された観測画像、レイアウトを表示する。
【００８５】
また、表示部８が表示するものには、以下のような情報も含まれる。露出した導電層を指定できるように表示する。また、明度と配線の終点との対応を作成、編集できるように表示する。さらに、図形検出部４１で検出された図形を表示する。また、図形要素を検出するための画像処理パラメータを変更できるように表示する。画像処理パラメータが変更されるごとに、観測画像の輪郭と検出される図形要素が更新される。ここで、図形要素を検出するための画像処理パラメータとは、例えばハフ変換など、画像の特徴抽出方法を利用する際に、設定するパラメータ（変数）である。
【００８６】
さらに、多値化部４２で得られる明度の閾値の設定を変更できるように表示する。図形明度検出部４３で得られる多値化された明度を集計した結果を表示する。閾値の設定が変更されるごとに、多値化された明度によって観測画像が更新される。以上をコンピュータに実行させるものであってもよい。
【実施例１１】
【００８７】
実施例１１の半導体装置の不良解析装置は、多値化部４２が、明度ごとの画素数の分布を求めることで、明度の閾値と、明度の分類数と、分類後の各明度の値を自動的に算出する。多値化部４２以外の構成は実施例１０の不良解析装置１００Ａと同一の構成でよい。実施例１１の不良解析装置によれば、実施例２の不良解析方法を実行することができる。
【実施例１２】
【００８８】
実施例１１の半導体装置の不良解析装置は、図形明度取得部４が、図形検出部４１で検出された図形要素と、レイアウトパターンとについて、パターンマッチングの画像処理によって、前記レイアウトパターンの位置に対応した図形要素を抽出して、図形明度検出部４１で検出された明度を抽出する。また、表示部８は、パターンマッチングのための画像処理パラメータを変更できるように表示する。図形明度取得部４と表示部８以外の構成は実施例１０の不良解析装置１００Ａと同一の構成である。
【実施例１３】
【００８９】
図２１は、実施例１３の半導体装置の不良解析装置１００Ｂの詳細なブロック図である。図２１の不良解析装置１００Ｂは、図２０に示す実施例１０の不良解析装置１００に対して、故障データ入手部１３と、故障データ入手部１３から入手した不良位置データ１４を判定部６の判定結果と比較する比較部１０とを備えている。
【００９０】
故障データ入手部１３では、少なくとも１台のプログラムされたコンピュータを用いて、設計データとテスト結果から回路動作を計算することで、不良の半導体装置の不良位置を配線あるいはインスタンスとして取得する。比較部１０では、判定部６で不一致と判定された配線及びその配線の終点に接続したインスタンスと、故障データ入手部１３から得られた配線及びインスタンスとを比較し、一致した配線及びインスタンスを半導体装置の不良位置とする。出力部７では、比較部１０で得られた不良位置について、名称と座標を出力する。表示部８では、出力部７から出力される不良位置の名称と座標を含む出力データ１２を表示する。また、故障データ入手部１３では、別の故障解析装置から得られる不良の半導体装置の不良位置を配線あるいはインスタンスとして取得しても良い。上記実施例１３の不良解析装置１００Ｂを用いれば、実施例６や実施例７の半導体装置の不良解析方法を実行することができる。
【００９１】
さらに、上記実施例１０〜１３に示す不良解析装置の変形例として、表示部８では、判定部６で不一致と判定された配線に関して、（ａ）配線全体、（ｂ）観測画像の位置の導電層、（ｃ）観測画像の導電層から終点までの配線、（ｄ）前記終点に接続するインスタンス、について、上記（ａ）〜（ｄ）のうち、一つ以上をレイアウト上に色分けして表示するようにしてもよい。上記変形例による半導体装置の不良解析装置を用いれば、実施例８の不良解析方法を実行できる。
【００９２】
さらに、上述した実施例による１０〜１３に示す不良解析装置の変形例として、表示部８は、レイアウト取得部２が設計データ１１から取得したレイアウト画像と、解析画像取得部１が取得した観測画像と、を重ね合わせて表示するようにしてもよい。特にレイアウト画像は、判定部６で得られた一致／不一致によって配線を色分けした上、観測画像と重ね合わせて表示することができる。また、表示部８は、上記レイアウト画像を配線探索部３の探索結果に基づいて、配線の終点の種類によって配線を色分けして表示されたレイアウト画像として、観測画像と重ね合わせて表示するようにしてもよい。上記変形例による半導体装置の不良解析装置を用いれば、図１８に示すような実施例９の不良解析方法を実行できる。
【実施例１４】
【００９３】
実施例１４は、コンピュータに上記実施例１〜９の不良解析方法を実行させ、コンピュータを上記実施例１０〜１３（変形列を含む）の不良解析装置として機能させるプログラムの実施例である。
【００９４】
図２２は、半導体装置の不良解析装置１００Ｃについてコンピュータを用いて構成する場合のブロック図である。実施例１４に用いるコンピュータは、ＥＷＳ（エンジニアリングワークステーション）やＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の汎用のコンピュータを用いることもできる。図２２のコンピュータは、ＣＰＵ２１と、プログラムを実行するための指示を入力する入力部２４と、出力部２５と、記憶部２２と、解析装置２０から得られる観測画像と観測データ、設計データおよび不良位置データを取得するための外部データ取得部２６とを備えている。記憶部２２は、キャッシュや半導体メモリのような主記憶装置以外に、ハードディスクやＣＤ、ＤＶＤなどの磁気記憶媒体、光記憶媒体のような補助記憶装置を含んでもよい。
【００９５】
記憶部２２には、図２、図１５、図１６等の半導体装置の不良解析方法で説明した、観測画像取得工程（ステップＳ１）、レイアウト取得工程（ステップＳ２）、配線探索工程（ステップＳ３）、明度取得工程（ステップＳ４）、明度対応工程（ステップＳ５）、判定工程（ステップＳ６）、出力工程（ステップＳ７）、診断工程（ステップＳ８）、比較工程（ステップＳ９）をＣＰＵ２１に実行させる不良解析プログラム３３が格納されている。なお、図１６における解析工程（ステップＳ１０）についても、ＣＰＵ２１の制御の基に行う場合は、不良解析プログラム３３に、ＣＰＵ２１に解析工程（ステップＳ１０）を実行させる処理が含まれていてもよい。また、外部から取得した観測画像３１、観測データ３４、設計データ３２および不良位置データ３５も、記憶部２２に格納される。そして、入力部２４と、ＣＰＵ２１と、記憶部２２と、外部データ取得部２６と、出力部２５とは、それぞれバスラインで接続されている。
【００９６】
また、上記半導体装置の不良解析プログラム３３がインストールされたコンピュータは、観測画像取得部１、レイアウト取得部２、配線探索部３、明度取得部４、明度対応部５、判定部６、出力部７、故障データ入手部１３、比較部１０を有する半導体装置の不良解析装置１００Ｃとして機能する。このコンピュータは、ディスプレイ等の出力部、キーボード、マウス等の入力部、ＤＶＤやＣＤ−ＲＯＭ等の補助記憶装置、インターネット接続等の外部インタフェース機能を備えた一般的なエンジニアリングワークステーションやパーソナルコンピュータでもよい。また、上記半導体装置の不良解析プログラムは、半導体メモリ、磁気記憶装置、光記憶装置等の記憶媒体や、インターネットを介して上記コンピュータにインストールすることができる。
【００９７】
以上、実施例について説明したが、本発明は上記実施例の構成にのみ制限されるものでなく、本発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、半導体装置の不良解析に用いることができる。本発明は、単に半導体装置の不良解析にとどまらず、不良解析結果に基づいて、半導体装置の設計や製造工程に改良を加えることにより、半導体装置の品質向上に利用することができる。さらに、不良解析結果に基づいて、歩留まりが向上するように設計や製造工程に改良を加えることにより、半導体装置の製造コストに低減に利用することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１、１Ｍ：観測画像取得部
２：レイアウト取得部
３、３Ｍ：配線探索部
４：明度取得部
５：明度対応部
６、６Ｍ：判定部
７：出力部
８：表示部
１０：比較部
１１：設計データ
１２：出力データ
１３：故障データ入手部
１４：不良位置データ
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ：不良解析装置
２０：解析装置
２１：ＣＰＵ
２２：記憶部
２３：バス
２４：入力部
２５：出力部
２６：外部データ取得部
３１：観測画像
３２：設計データ
３３：不良解析プログラム
３４：観測データ
３５：不良位置データ
４１：図形検出部
４２：多値化部
４３：図形明度検出部
４４：図形明度取得部
５０：半導体装置
Ｂ１〜Ｂ４：明度の種類
Ｉ１：インスタンス
Ｓ１、Ｓ１Ｍ：観測画像取得工程
Ｓ２：レイアウト取得工程
Ｓ３、Ｓ３Ｍ：配線探索工程
Ｓ４：明度取得工程
Ｓ５：明度対応工程
Ｓ６、Ｓ６Ｍ：判定工程
Ｓ７：出力工程
Ｓ８：診断工程
Ｓ９：比較工程
Ｓ１０：解析工程
Ｓ４１：図形検出工程
Ｓ４２：多値化工程
Ｓ４３：図形明度検出工程
Ｓ４４：図名明度取得工程
Ｔ１〜Ｔ３：閾値の種類
Ｖ１〜Ｖ７：ビア
Ｗ１〜Ｗ３：（半導体基板の表面に平行に設けられた）配線
【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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