(57)【要約】【課題】光計測対象の位置を適切に設定することにより、半導体デバイスの故障解析を容易にすること。【解決手段】半導体デバイス検査装置１は、電気信号が入力されているＤＵＴである半導体デバイス１０からの光を検出する光センサ１２と、半導体デバイス１０からの光を光センサ１２に導光する光学系と、光センサ１２に電気的に接続された制御装置１８とを備え、制御装置１８は、半導体デバイス１０のマスクレイアウトを示すマスクデータを読み込むデータ読込部２３と、マスクデータに含まれる半導体デバイス１０におけるゲート層のポリゴンデータを基に、半導体デバイス１０におけるトランジスタの位置を探索する探索部２４と、探索されたトランジスタの位置を光計測対象の位置に設定する設定部２５と、設定された光計測対象の位置に対して光計測を実行して計測結果を取得する計測部２６とを有する。【選択図】図２
2019095363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスの光計測を行う光計測方法であって、
前記半導体デバイスのマスクレイアウトを示すマスクデータを読み込むデータ読込ステップと、
前記マスクデータに含まれる前記半導体デバイスにおけるゲート層のパターンおよび配置を示すポリゴンデータを基に、前記半導体デバイスにおけるトランジスタの位置を探索する探索ステップと、
前記探索ステップによって探索された前記トランジスタの位置を光計測対象の位置に設定する設定ステップと、
前記設定ステップによって設定された前記光計測対象の位置に対して光計測を実行して計測結果を取得する計測ステップと、
を備える光計測方法。
【請求項２】
前記探索ステップでは、前記半導体デバイス内において相対的に駆動能力が高いトランジスタの位置を、前記トランジスタの位置として探索する、
請求項１に記載の光計測方法。
【請求項３】
前記探索ステップでは、前記ポリゴンデータから、ゲート長が相対的に短いゲート層のパターンに対応する位置を、前記トランジスタの位置の候補として抽出する、
請求項１又は２に記載の光計測方法。
【請求項４】
前記探索ステップでは、前記ポリゴンデータから、相互に接続されたゲート層のパターンの本数を基に、相対的に駆動能力が高いトランジスタの位置を探索する、
請求項２に記載の光計測方法。
【請求項５】
前記計測ステップでは、光強度の波形データを前記計測結果として取得する、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光計測方法。
【請求項６】
前記計測ステップでは、テスト信号が入力されている前記半導体デバイスにおける前記光計測対象の位置に光を照射し、前記半導体デバイスにおける前記光計測対象の位置からの反射光を計測する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光計測方法。
【請求項７】
前記計測ステップでは、テスト信号が入力されている前記半導体デバイスにおける前記光計測対象の位置からの発光を計測する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光計測方法。
【請求項８】
半導体デバイスの光計測を行う光計測装置であって、
テスト信号が入力されている前記半導体デバイスからの光を検出する光検出器と、
前記半導体デバイスからの光を前記光検出器に導光する光学系と、
前記光検出器に電気的に接続された制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記半導体デバイスのマスクレイアウトを示すマスクデータを読み込むデータ読込手段と、
前記マスクデータに含まれる前記半導体デバイスにおけるゲート層のパターンおよび配置を示すポリゴンデータを基に、前記半導体デバイスにおけるトランジスタの位置を探索する探索手段と、
前記探索手段によって探索された前記トランジスタの位置を光計測対象の位置に設定する設定手段と、
前記設定手段によって設定された前記光計測対象の位置に対して光計測を実行して計測結果を取得する計測手段と、を有する
光計測装置。
【請求項９】
前記探索手段は、前記半導体デバイス内において相対的に駆動能力が高いトランジスタの位置を、前記トランジスタの位置として探索する、
請求項８に記載の光計測装置。
【請求項１０】
前記探索手段は、前記ポリゴンデータから、ゲート長が相対的に短いゲート層のパターンに対応する位置を、前記トランジスタの位置の候補として抽出する、
請求項８又は９に記載の光計測装置。
【請求項１１】
前記探索手段は、前記ポリゴンデータから、相互に接続されたゲート層のパターンの本数を基に、相対的に駆動能力が高いトランジスタの位置を探索する、
請求項９に記載の光計測装置。
【請求項１２】
前記計測手段は、光強度の波形データを前記計測結果として取得する、
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の光計測装置。
【請求項１３】
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を前記半導体デバイス上に走査する光走査部と、
をさらに備え、
前記制御装置の前記計測手段は、前記半導体デバイスにおける前記光計測対象の位置に光を照射するように前記光走査部を制御し、前記半導体デバイスにおける前記光計測対象の位置からの反射光を計測する、
請求項８〜１２のいずれか１項に記載の光計測装置。
【請求項１４】
前記制御装置の前記計測手段は、前記半導体デバイスにおける前記光計測対象の位置からの発光を計測する、
請求項８〜１２のいずれか１項に記載の光計測装置。
【請求項１５】
コンピュータを、
半導体デバイスのマスクレイアウトを示すマスクデータを読み込むデータ読込手段、
前記マスクデータに含まれる前記半導体デバイスにおけるゲート層のパターンおよび配置を示すポリゴンデータを基に、前記半導体デバイスにおけるトランジスタの位置を探索する探索手段、
前記探索手段によって探索された前記トランジスタの位置を光計測対象の位置に設定する設定手段、及び
前記設定手段によって設定された前記光計測対象の位置に対して光計測を実行して計測結果を取得する計測手段として機能させる、
光計測プログラム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光計測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、半導体デバイスを対象に光計測を行う光計測方法、光計測装置、光計測プログラム、及び光計測プログラムを記録する記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体集積回路を検査する技術として、ＥＯＰ（Electro  Optical  Probing）と称される光プロービング技術（下記特許文献１参照）、あるいは、ＴＲＩＥＭ（Time-resolved  Imaging  Emission  Microscopy）と称される時間分解発光計測の技術（下記特許文献２参照）が知られている。例えば、ＥＯＰでは、半導体デバイスの駆動に伴う空乏層の時間的変化をプローブ光の反射率の時間的変化を測定することによって取得する。また、ＴＲＩＥＭでは、半導体デバイスの駆動に伴うソース−ドレイン間を流れるホットキャリアの発生タイミングを、発光の強度の時間的変化から測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０６４９７５号公報
【特許文献２】特開平１０−１５００８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような検査技術では、半導体デバイスの故障の有無を解析するためには、半導体デバイス上における光計測対象の位置を適切に設定することが求められる。ここで、半導体デバイスの故障解析時には、オペレータ（操作者）が半導体デバイスに搭載された素子の配置に関する設計データを有していない場合がある一方で、半導体デバイスの製造時に用いられるマスクパターンを示すマスクデータを有している場合が多い。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、光計測対象の位置を適切に設定することにより、半導体デバイスの故障解析を容易にすることが可能な光計測方法、光計測装置、光計測プログラム、及び光計測プログラムを記録する記録媒体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面は、半導体デバイスの光計測を行う光計測方法であって、半導体デバイスのマスクレイアウトを示すマスクデータを読み込むデータ読込ステップと、マスクデータに含まれる半導体デバイスにおけるゲート層のパターンおよび配置を示すポリゴンデータを基に、半導体デバイスにおけるトランジスタの位置を探索する探索ステップと、探索ステップによって探索されたトランジスタの位置を光計測対象の位置に設定する設定ステップと、設定ステップによって設定された光計測対象の位置に対して光計測を実行して計測結果を取得する計測ステップと、を備える。
【０００７】
あるいは、本発明の他の側面は、半導体デバイスの光計測を行う光計測装置であって、テスト信号が入力されている半導体デバイスからの光を検出する光検出器と、半導体デバイスからの光を光検出器に導光する光学系と、光検出器に電気的に接続された制御装置とを備え、制御装置は、半導体デバイスのマスクレイアウトを示すマスクデータを読み込むデータ読込手段と、マスクデータに含まれる半導体デバイスにおけるゲート層のパターンおよび配置を示すポリゴンデータを基に、半導体デバイスにおけるトランジスタの位置を探索する探索手段と、探索手段によって探索されたトランジスタの位置を光計測対象の位置に設定する設定手段と、設定手段によって設定された光計測対象の位置に対して光計測を実行して計測結果を取得する計測手段と、を有する。
【０００８】
あるいは、本発明の他の側面は、コンピュータを、半導体デバイスのマスクレイアウトを示すマスクデータを読み込むデータ読込手段、マスクデータに含まれる半導体デバイスにおけるゲート層のパターンおよび配置を示すポリゴンデータを基に、半導体デバイスにおけるトランジスタの位置を探索する探索手段、探索手段によって探索されたトランジスタの位置を光計測対象の位置に設定する設定手段、及び設定手段によって設定された光計測対象の位置に対して光計測を実行して計測結果を取得する計測手段として機能させる、光計測プログラムである。
【０００９】
あるいは、本発明の他の側面は、上記光計測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。
【００１０】
上記いずれかの側面によれば、測定対象の半導体デバイスのマスクデータに含まれるゲート層に関するポリゴンデータを用いて、半導体デバイスにおけるトランジスタの位置が探索され、探索された位置が光計測対象に位置に設定され、設定された位置に対して光計測が実行される。これにより、操作者がマスクデータしか有していない場合であっても、半導体デバイスの故障解析のために計測すべき箇所あるいは計測が容易な箇所を適切に設定することができる。その結果、計測結果を利用して容易に故障箇所の解析を行うことができる。
【００１１】
上記一側面においては、探索ステップでは、半導体デバイス内において相対的に駆動能力が高いトランジスタの位置を、トランジスタの位置として探索する、ことが好適である。上記他の側面においては、探索手段は、半導体デバイス内において相対的に駆動能力が高いトランジスタの位置を、トランジスタの位置として探索する、ことが好適である。この場合、半導体デバイスの故障解析のために計測すべき箇所あるいは計測が容易な箇所をより適切に設定することができる。
【００１２】
また、探索ステップでは、ポリゴンデータから、ゲート長が相対的に短いゲート層のパターンに対応する位置を、トランジスタの位置の候補として抽出する、ことも好適である。探索手段は、ポリゴンデータから、ゲート長が相対的に短いゲート層のパターンに対応する位置を、トランジスタの位置の候補として抽出する、ことも好適である。この場合、トランジスタの位置を適切に抽出することができ、その結果、半導体デバイスの故障解析のために計測すべき箇所あるいは計測が容易な箇所をより適切に設定することができる。
【００１３】
さらに、探索ステップでは、ポリゴンデータから、相互に接続されたゲート層のパターンの本数を基に、相対的に駆動能力が高いトランジスタの位置を探索する、ことも好適である。探索手段は、ポリゴンデータから、相互に接続されたゲート層のパターンの本数を基に、相対的に駆動能力が高いトランジスタの位置を探索する、ことも好適である。この場合、駆動能力の高いトランジスタの位置を確実に抽出することができ、その結果、半導体デバイスの故障解析のために計測すべき箇所あるいは計測が容易な箇所をより適切に設定することができる。
【００１４】
またさらに、計測ステップでは、光強度の波形データを計測結果として取得する、ことも好適である。計測手段は、光強度の波形データを計測結果として取得する、ことも好適である。かかる構成によれば、容易に半導体デバイスの故障解析を行うことができる。
【００１５】
さらにまた、計測ステップでは、テスト信号が入力されている半導体デバイスにおける光計測対象の位置に光を照射し、半導体デバイスにおける光計測対象の位置からの反射光を計測する、ことも好適である。上記他の形態は、光を出射する光源と、光源から出射された光を半導体デバイス上に走査する光走査部と、をさらに備え、制御装置の計測手段は、半導体デバイスにおける光計測対象の位置に光を照射するように光走査部を制御し、半導体デバイスにおける光計測対象の位置からの反射光を計測する、ことも好適である。かかる構成によれば、半導体デバイス内の設定された位置を対象に、光照射に応じた反射光を計測することにより、容易に半導体デバイスの故障解析を行うことができる。
【００１６】
また、計測ステップでは、テスト信号が入力されている半導体デバイスにおける光計測対象の位置からの発光を計測する、ことも好適である。制御装置の計測手段は、半導体デバイスにおける光計測対象の位置からの発光を計測する、ことも好適である。かかる構成を採れば、半導体デバイス内の設定された位置を対象に発光を計測することにより、容易に半導体デバイスの故障解析を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一側面によれば、光計測対象の位置を適切に設定することにより、容易に半導体デバイスの故障解析を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態の光計測装置である半導体デバイス検査装置１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１の制御装置１８の機能構成を示すブロック図である。
【図３】図１の制御装置１８のハードウェア構成を示す図である。
【図４】図２の探索部２４によって処理されるマスクデータに含まれるポリゴンデータのイメージを示す図である。
【図５】図２の探索部２４によって処理されるマスクデータに含まれるポリゴンデータのイメージを示す図である。
【図６】図２の設定部２５によって測定座標系で設定された光計測の位置のイメージを示す図である。
【図７】図２の計測部２６によって検出される反射光のイメージを示す図である。
【図８】図２の出力部２７によって出力される一致度データのイメージを示す図である。
【図９】実施形態の半導体デバイス検査装置１における光計測の動作手順を示すフローチャートである。
【図１０】実施形態の光計測プログラムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２０】
図１は、実施形態の光計測装置である半導体デバイス検査装置１の概略構成を示すブロック図である。図１に示されるように、半導体デバイス検査装置１は、測定対象の被検査デバイス（ＤＵＴ：Device  Under  Test）である半導体デバイス１０を対象に光計測を行うことによって、半導体デバイス１０の故障発生箇所の特定等の検査を行うための装置である。
【００２１】
半導体デバイス１０としては、ダイオードやパワートランジスタ等を含む個別半導体素子（ディスクリート）、オプトエレクトロニクス素子、センサ／アクチュエータ、あるいは、ＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）構造やバイポーラ構造のトランジスタで構成されるロジックＬＳＩ（Large Scale Integration）、メモリ素子、リニアＩＣ（IntegratedCircuit）等と、それらの混成デバイス等がある。また、半導体デバイス１０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。
【００２２】
半導体デバイス検査装置１は、光源２を備えている。光源２は、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）、ＳＬＤ（Super  Luminescent  Diode）光源等のインコヒーレント光源や、レーザ等のコヒーレント光源である。光源２は、第１電源３によって動作させられ、半導体デバイス１０に照射される光を出射する。光源２から出射された光は、プローブ光用の光ファイバ５を介して、スキャン光学系７に導光される。スキャン光学系（光走査部）７は、スキャンヘッド８及びレンズ系９を有しており、光ファイバ５を経由して導光された光を半導体デバイス１０上の所望の位置に２次元的に走査するように動作可能とされている。なお、スキャン光学系７及び半導体デバイス１０は、暗箱６内に配置されている。
【００２３】
光源２から出射された光が半導体デバイス１０に照射されたときに半導体デバイス１０で反射された反射光は、レンズ系９とスキャンヘッド８と戻り光用の光ファイバ１１とを含む光学系を介して、光センサ（光検出器）１２に導光される。光センサ１２は、第１電源３と別体で設けられた第２電源１３によって動作させられ、反射光を検出してその反射光の強度レベルを示す検出信号を出力する。例えば、光センサ１２は、光電子増倍管、ＰＤ（Photodiode）、ＡＰＤ（Avalanche  Photodiode）等の光検出素子を含む。光センサ１２は、アンプ１４を介して制御装置１８と電気的に接続され、光センサ１２から出力されて増幅された検出信号は、制御装置１８に入力される。制御装置１８は、さらに、ビームスキャンコントローラ２１及びテスタユニット２２と電気的に接続されている。制御装置１８は、時間的に連続して取得した検出信号に基づいて反射光の光強度の波形データを含む計測結果を取得し、その計測結果を、ディスプレイ等の出力デバイスあるいは外部の記憶媒体等に向けて出力する。
【００２４】
ビームスキャンコントローラ２１は、制御装置１８からの指示信号を基に、光源２及びスキャン光学系７を制御する。テスタユニット２２は、テスタ、パルスジェネレータ及び電源を含み、制御装置１８からの指示信号を基に、所定の電気信号（テスト信号）を半導体デバイス１０に印加する。これにより、電気信号が印加された状態の半導体デバイス１０を対象に、光源２からの光が所定の箇所に２次元的に走査されながらそれに応じて所定の箇所から生じた反射光が検出されることにより、半導体デバイス１０の検査が実行される。
【００２５】
次に、制御装置１８の構成についてより詳細に説明する。
【００２６】
まず、図２を参照して制御装置１８の機能構成について説明する。図２に示すように、制御装置１８は、機能的な構成要素として、データ読込部（データ読込手段）２３、探索部（探索手段）２４、設定部（設定手段）２５、計測部（計測手段）２６、及び出力部２７を含んで構成されている。
【００２７】
図３は、制御装置１８のハードウェア構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御装置１８は、演算装置５０及びその外部に接続されたキーボード、マウス、ディスプレイ装置、データ読取装置、記憶媒体用ドライブ装置等の入出力デバイス１０６によって実現されている。演算装置５０は、物理的には、プロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、記録媒体であるＲＡＭ（Random  Access Memory）１０２又はＲＯＭ（Read Only Memory）１０３、通信モジュール１０４、及び入出力モジュール１０５等を含んだコンピュータ等であり、各々は電気的に接続されている。上述した制御装置１８の各機能部は、ＣＰＵ１０１及びＲＡＭ１０２等のハードウェア上に実施形態の光計測プログラムを読み込ませることにより、ＣＰＵ１０１の制御のもとで、通信モジュール１０４、及び入出力モジュール１０５等を動作させるとともに、ＲＡＭ１０２におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。
【００２８】
以下、制御装置１８の各機能部の機能について詳細に説明する。
【００２９】
データ読込部２３は、外部からＤＵＴである半導体デバイス１０のマスクレイアウトを示すデータであるマスクデータを読み込む機能を有する。ここで、マスクデータは、一般に、半導体デバイス１０を製造するときに必要なフォトマスクの半導体基板上のレイアウト（形状および配置）を示すデータであり、半導体デバイス１０の各レイヤ毎にマスクのレイアウトを示すストリームデータ形式のデータである。このようなマスクデータは、半導体デバイスの設計時に設計者であるエンジニアにより作成され、半導体デバイスの製造時に製造者であるオペレータにて利用される。例えば、マスクデータの標準フォーマットとしては、ＧＤＳ（Graphic  Data  System、登録商標）、ＯＡＳＩＳ（Open  Artwork  System  Interchange  Standard、登録商標）等が挙げられる。データ読込部２３は、半導体デバイス１０のすべてのレイヤのマスクレイアウトを含むマスクデータを読み込んでもよいが、少なくとも、半導体デバイス１０のゲート層レイヤのマスクレイアウトを含むマスクデータを読み込む。
【００３０】
探索部２４は、データ読込部２３によって読み込まれたマスクデータを参照し、マスクデータに含まれるゲート層レイヤのマスクレイアウトを示すポリゴンデータを基に、半導体デバイス１０における故障解析のための光計測に適したあるいは光計測が容易なトランジスタの位置を探索する。すなわち、探索部２４は、マスクデータに含まれるポリゴンデータを基に、半導体デバイス１０内で例えば相対的に駆動能力が高いトランジスタの位置を探索する。
【００３１】
図４および図５は、探索部２４によって処理されるマスクデータに含まれるポリゴンデータのイメージを示す図である。図４に示すように、ポリゴンデータは、半導体デバイス１０が構築される半導体基板の外縁６０を基準にしたゲート層レイヤ上の多角形のマスクパターン６１の形状およびその配置を表している。通常は、各マスクパターン６１は、外縁６０の一方向の辺６０Ａに沿って複数列で配列されている。
【００３２】
まず、第１段階で、探索部２４は、ゲート層レイヤ上のマスクパターン６１の各列において、辺６０Ａに沿って伸びる帯状のパターン７０を認識する。そして、探索部２４は、各列において、パターン７０を境に幅が広いエリアをＰＭＯＳ（p-Channel  Metal-Oxide  Semiconductor）のエリアＡＰと判定し、パターン７０を境に幅が狭いエリアをＮＭＯＳ（n-Channel  Metal-Oxide  Semiconductor）のエリアＡＮと判定する。さらに、探索部２４は、ゲート層レイヤ上の各マスクパターン６１において、帯状のパターン７０から一方向に垂直な方向の辺６０Ｂに沿って各エリアＡＰ，ＡＮ内で伸びる帯状のパターン７１を認識し、そのパターン７１の辺６０Ａに沿った幅Ｗ１を算出する。そして、探索部２４は、幅Ｗ１が所定値以下である（あるいは相対的に短い）マスクパターン６１を抽出し、それ以外のマスクパターン６１は除外する。図４には、幅Ｗ１を基に除外されたマスクパターン６１を、ハッチングのパターンＨ１で示している。この幅Ｗ１はトランジスタにおけるゲート長に対応しており、機能するトランジスタはゲート長が短くなるように作製され、幅Ｗ１が相対的に広いマスクパターンはダミーパターンである。このことを利用して幅Ｗ１が相対的に短いマスクパターン６１を抽出することにより、有効なトランジスタに対応するマスクパターン６１を抽出することができる。
【００３３】
第２段階で、探索部２４は、第１段階で抽出した各マスクパターン６１のうちのパターン７０，７１を基に、パターン７０からエリアＡＰあるいはエリアＡＮに伸びるパターン７１の本数を特定する。このとき、探索部２４は、特定したパターン７１の本数を、各マスクパターン６１毎にリスト化して、制御装置１８内のＲＡＭ１０２等のメモリ内のデータベース内に記憶する。その際、メモリ内に記憶されたリストの内容がディスプレイ等に出力可能とされていてもよい。
【００３４】
第３段階で、探索部２４は、第２段階で抽出した各マスクパターン６１のうちのパターン７０，７１を基に、パターン７０からエリアＡＰ及びエリアＡＮの両方に伸びるパターン７１の合計の本数を、第２段階でメモリ内に記憶されたリストを参照して特定する。同一のパターン７０からエリアＡＰおよびエリアＡＮに伸びる複数のパターン７１は、パターン７０に相当するコンタクト層を介して相互に接続されたゲート層に相当する。そして、探索部２４は、特定した合計の本数が所定の閾値以下であるマスクパターン６１を除外する。例えば、合計の本数が４以上のマスクパターン６１を抽出する場合には、閾値を３本に設定する。すなわち、パターン７１の合計の本数が閾値以下であるマスクパターン６１は駆動能力が相対的に低いトランジスタに対応するパターンと判断されるため、抽出対象から除かれる。図４には、パターン７１の本数が１本であるために除外されたマスクパターン６１を、ハッチングのパターンＨ２で示し、パターン７１の合計の本数が閾値以下のために除外されたマスクパターン６１を、ハッチングのパターンＨ３で示している。なお、探索部２４は、この第３段階で抽出したマスクパターン６１を、ディスプレイ上で出力されるリスト上においてハイライト表示（強調表示）で示すように動作してもよい。
【００３５】
上記第１〜第３段階の抽出を行うことにより、探索部２４は、半導体デバイス１０の半導体基板を基準とした座標系（以下、基板座標系と言う。）において、相対的に駆動能力が高いトランジスタの位置に対応するゲート層を含むマスクパターン６１の位置を探索することができる。図５には、探索部２４によって最終的に抽出されたマスクパターン６１を示している。そして、探索部２４は、探索したマスクパターン６１の位置から、相対的に駆動能力が高いトランジスタの位置を決定する。例えば、探索部２４は、抽出したマスクパターン６１におけるパターン７０のいずれかの両端部（例えば右下と左上）又は中心の基板座標系における座標をトランジスタの位置として決定する。
【００３６】
図２に戻って、設定部２５は、探索部２４によって探索された複数のトランジスタの位置を基に、光計測の位置を設定する。すなわち、設定部２５は、複数のトランジスタの基板座標系の座標を、ビームスキャンコントローラ２１及びテスタユニット２２で扱われる座標系（以下、測定座標系と言う。）の座標に変換する。この手法は、基板座標系の画像の特徴的なパターンと測定座標系の対応する特徴的なパターンを相互に対照し、座標系を互いに対応させる。この操作によって対応のための変換係数が求められ、この係数によって変換した座標を光計測の位置に設定する。なお、半導体デバイス検査装置１は、別途、半導体デバイス１０の２次元画像を取得するためのＣＭＯＳカメラ、又はＩｎＧａＡｓカメラ等の撮像装置を内蔵しておいて、撮像装置を用いて予め取得された半導体デバイス１０の２次元パターン画像を基に、トランジスタの座標を半導体デバイス１０上における測定座標系の座標に動的に変換してもよい。
【００３７】
図６には、設定部２５によって測定座標系で設定された光計測の位置のイメージを示している。設定部２５によって、測定座標系における半導体デバイス１０の半導体基板６３の位置が設定され（図６の（ａ）部）、測定座標系において、半導体基板６３上で複数の光計測の位置６４が設定される（図６の（ｂ）部）。
【００３８】
再び図２に戻って、計測部２６は、設定部２５によって設定された光計測の位置を基に、ビームスキャンコントローラ２１を制御すると同時に、テスタユニット２２による電気信号の印加を開始させることによって、光計測を実行させる。具体的には、計測部２６は、ビームスキャンコントローラ２１に対して光計測の位置を指示するための指示信号を出力し、半導体デバイス１０における光計測の位置に光を照射させながらその位置からの反射光の検出信号を出力させる。１箇所の光計測は、半導体デバイス１０に電気信号を印加しながら所定時間継続される。さらに、計測部２６は、このような光計測を、設定部２５によって設定された複数の光計測の位置毎に繰り返し実行する。また、計測部２６は、光計測によって得られた光計測の位置毎の電気信号を基に、光計測の位置毎に反射光強度の時間変化の波形データを生成する。
【００３９】
図７には、計測部２６によって検出される反射光のイメージを示している。計測部２６は、設定部２５によって設定された半導体デバイス１０の半導体基板６３上の複数の光計測の位置６４（図７の（ａ）部）を対象に光計測を実行し、不良品である半導体デバイス１０を対象として光計測を実行して複数の光計測の位置に対応する反射光強度の波形データＤ１（ｔ），Ｄ２（ｔ）を生成した後（図７の（ｂ）部）、良品である半導体デバイス１０を対象として光計測を実行して複数の光計測の位置に対応する反射光強度の波形データＤＡ１（ｔ），ＤＡ２（ｔ）を生成する（図７の（ｃ）部）。
【００４０】
再び図２に戻って、出力部２７は、計測部２６によって生成された光計測の位置毎の波形データを用いて、計測結果を生成し、ディスプレイ等の入出力デバイス１０６あるいは外部の装置等に出力する。例えば、出力部２７は、不良品の半導体デバイス１０を対象に生成された波形データと、良品の半導体デバイス１０を対象に生成された波形データとを用いて、複数の光計測の位置毎の波形データの一致度を表す一致度データを生成する。一致度の計算方法としては、波形データにおける光強度の立上り及び立下りのタイミングが互いに一致しているかを評価する方法、一定周期のタイミングにおける光強度を閾値と比較し、その比較結果が互いに一致しているかを評価する方法等が挙げられる。
【００４１】
図８には、出力部２７によって出力される一致度データのイメージを示している。出力部２７は、計測部２６によって生成された不良品の半導体デバイス１０の波形データＤ１（ｔ），Ｄ２（ｔ）（図８の（ａ）部および（ｂ）部）と、良品の半導体デバイス１０の波形データＤＡ１（ｔ），ＤＡ２（ｔ）（図８の（ｃ）部および（ｄ）部）とを、同一の光計測の位置に対応するデータ間で比較することにより一致度を計算する。このとき、不良品の半導体デバイス１０を対象とした光計測時の測定座標系の光計測の位置と、良品の半導体デバイス１０を対象とした光計測時の測定座標系の光計測の位置との対応をとる際には、両者のイメージ画像を基に導出されたマッチング情報等の座標変換情報を用いる手法（国際公開WO2015/098343号公報参照）が適用される。また、このとき、上述した半導体デバイス１０の基板座標系の座標を測定座標系の座標に変換する際に用いた手順を、不良品の半導体デバイス１０を対象とした光計測時の測定座標系の光計測の位置と、良品の半導体デバイス１０を対象とした光計測時の測定座標系の光計測の位置との対応をとる際に適応してもよい。さらに、出力部２７は、計測結果として、各光計測の位置における波形データの一致度の高低を濃淡で示す２次元画像データＧＣＯＭ（図８の（ｅ）部）を、生成および出力する。
【００４２】
ここで、出力部２７は、一致度データを計測結果として出力することには限定されず、波形データをそのまま出力してもよい。また、出力部２７は、次に示すような処理を加えて計測結果を出力してもよい。例えば、出力部２７は、マスクデータを用いて複数の光計測の位置間の繋がりを判定し、判定された繋がりを基に信号の流れに対する遡上方向と予測される方向に光計測の位置を追跡し、一致度が一定の閾値を超える位置まで追跡を続ける。この場合、繋がりの判定は、マスクデータを基に公知の方法で半導体デバイス１０上の回路図を生成し、この回路図を用いることにより行われる。繋がりの追跡の始点は、例えば、半導体デバイス１０の半導体基板上の左下において一致度が相対的に低い位置が設定される。そして、出力部２７は、追跡が終了した際の終点の位置及び追跡終了直前の複数の位置に関して、計測部２６を経由して制御することにより不良品の半導体デバイス１０の詳細な波形データを再度取得し、それらの波形データを、基板座標系における光計測の位置を示すデータとともに出力する。
【００４３】
次に、上述した半導体デバイス検査装置１の光計測の動作を説明するとともに、実施形態に係る光計測方法の流れについて詳述する。図９は、半導体デバイス検査装置１における光計測の動作手順を示すフローチャートである。
【００４４】
最初に、半導体デバイス検査装置１のオペレータからの指示入力により光計測が開始されると、制御装置１８のデータ読込部２３によって半導体デバイス１０に関するマスクデータが読み込まれる（ステップＳ０１；データ読込ステップ）。次に、制御装置１８の探索部２４によって、半導体デバイス１０における相対的に駆動能力が高いトランジスタの位置が探索される（ステップＳ０２；探索ステップ）。その後、半導体デバイス検査装置１に良品の半導体デバイス１０がセットされ、制御装置１８の設定部２５により、測定座標系における半導体デバイス１０上の光計測の位置が設定される（ステップＳ０３；設定ステップ）。そして、制御装置１８の計測部２６により、設定された光計測の位置を対象にした光計測の実行が制御され、光計測の位置毎に反射光強度の波形データが取得される（ステップＳ０４；計測ステップ）。
【００４５】
次に、不良品の半導体デバイス１０が半導体デバイス検査装置１にセットされ、制御装置１８により、良品の半導体デバイス１０を対象とした光計測時の測定座標系の光計測の位置と不良品の半導体デバイス１０を対象とした光計測時の測定座標系の光計測の位置との対応をとるための座標変換情報が取得される（ステップＳ０５）。その後、制御装置１８の設定部２５により、測定座標系における半導体デバイス１０上の光計測の位置が設定される（ステップＳ０６；設定ステップ）。そして、制御装置１８の計測部２６により、設定された光計測の位置を対象にした光計測の実行が制御され、光計測の位置毎に反射光強度の波形データが取得される（ステップＳ０７；計測ステップ）。
【００４６】
さらに、制御装置１８の出力部２７により、良品の波形データと不良品の波形データを基に、複数の光計測の位置毎の一致度を示す一致度データが生成される（ステップＳ０８）。次に、出力部２７により、一致度データを用いて光計測の位置が追跡される（ステップＳ０９）。そして、出力部２７により、追跡結果を基に複数の光計測の位置が設定され、それらの位置における詳細な反射光強度の波形データが取得される（ステップＳ１０）。最後に、出力部２７により、取得された詳細な波形データと、それに対応する基板座標系における光計測の位置を示すデータとが対応付けて出力される（ステップＳ１１）。
【００４７】
次に、図１０を参照して、コンピュータを上記半導体デバイス検査装置１の制御装置１８として機能させるための光計測プログラムを説明する。
【００４８】
光計測プログラムＰ１は、メインモジュールＰ１０、データ読込モジュールＰ１５、探索モジュールＰ１６、設定モジュールＰ１７、計測モジュールＰ１８、及び出力モジュールＰ１９を備えている。
【００４９】
メインモジュールＰ１０は、光計測の動作を統括的に制御する部分である。データ読込モジュールＰ１５、探索モジュールＰ１６、設定モジュールＰ１７、計測モジュールＰ１８、及び出力モジュールＰ１９を実行することにより実現される機能は、それぞれ、制御装置１８のデータ読込部２３、探索部２４、設定部２５、計測部２６、及び出力部２７の機能と同様である。
【００５０】
光計測プログラムＰ１は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤもしくはＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体または半導体メモリによって提供される。また、光計測プログラム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ネットワークを介して提供されてもよい。
【００５１】
以上説明した半導体デバイス検査装置１および半導体デバイス検査装置１を用いた光計測方法によれば、ＤＵＴである半導体デバイス１０に関するマスクデータに含まれるゲート層に関するポリゴンデータを用いて、半導体デバイス１０における相対的に駆動能力が高いトランジスタの位置が探索される。そして、探索された位置が光計測対象の位置に設定され、設定された位置を対象にＥＯＰによる光計測が実行される。ＥＯＰにより、所定の電気信号が印加された半導体デバイス１０内のトランジスタにおいて、ゲート電圧の変化に応じて空乏層の領域が変動することに生じる反射光の強度変化が計測される。これにより、オペレータがマスクデータしか有していない場合であっても、半導体デバイス１０の故障解析のために計測すべき箇所あるいは計測が容易な箇所を適切に設定することができる。その結果、計測結果を利用して容易に故障箇所の解析を行うことができる。
【００５２】
特に、半導体デバイス検査装置１においては、マスクパターンの中から、ゲート長が相対的に短いゲート層のパターンに対応する位置がトランジスタの位置の候補として抽出されている。この場合、機能するトランジスタの位置を適切に抽出することができ、その結果、半導体デバイス１０の故障解析のために計測すべき箇所あるいは計測が容易な箇所をより適切に設定することができる。
【００５３】
また、半導体デバイス検査装置１においては、マスクパターンの中から、相互に接続されたゲート層のパターンの本数を基に、相対的に駆動能力が高いトランジスタの位置が探索されている。この場合、駆動能力の高いトランジスタの位置を確実に抽出することができ、その結果、半導体デバイス１０の故障解析のために計測すべき箇所あるいは計測が容易な箇所をより適切に設定することができる。
【００５４】
また、半導体デバイス検査装置１においては、反射光強度の波形データが計測結果として取得されている。かかる機能により、容易に半導体デバイス１０の故障解析を行うことができる。
【００５５】
以上、本発明の種々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く、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、必ずしも光源２を備える必要はなく、半導体デバイス１０を対象にした光計測は、光計測の位置における発光を計測することにより行われてもよい。例えば、半導体デバイス検査装置１においてはＴＲＩＥＭによる光計測が実行されてもよい。ＴＲＩＥＭによれば、半導体デバイス１０内のトランジスタにおいて、ゲート電圧がハイ電圧とロー電圧との間で遷移するタイミングでソース−ドレイン間を走行するホットキャリアに応じた発光が検出される。
【００５７】
ただし、ＴＲＩＥＭによる光計測を行う機能が実装された半導体デバイス検査装置１においては、計測部２６によって取得された発光強度の波形データには、トランジスタの発光タイミングでのスパイクが含まれるため、次のようにして一致度データを生成する機能を有する。すなわち、制御装置１８の出力部２７は、計測部２６によって取得された発光強度の波形データにおいて所定の閾値を超えたスパイクの発生タイミングを複数検出し、その複数の発生タイミングの一致／不一致を評価することにより一致度データを生成する。この際の発生タイミングの一致／不一致の評価は、測定系のジッタの影響を除去するために、発生タイミングのずれが測定系のクロック周期の半分等の所定期間以下であれば一致と判定するように行われてもよい。
【００５８】
また、上記実施形態の制御装置１８のデータ読込部２３及び探索部２４の機能、および、設定部２５の機能の一部を、制御装置１８とは別の外部装置に分担させてもよい。この時の外部装置は、例えば、マスクデータを操作するソフトウェアが動作するレイアウトビューアと呼ばれる別の制御装置である。この場合、探索領域の指定、また、光計測の位置等のデータは、通信または記録媒体を介して受け渡される。さらに、制御装置１８の出力部２７の機能を上記の外部の制御装置に分担させることも可能である。つまり、光計測位置の繋がりを追跡する機能が分担されてもよい。このような構成により、半導体デバイス検査装置１による光計測の実行中に、繋がり追跡を並行させて実行することが可能となり、解析時間を短縮することができる。また、機能分担に関しては一致度計算を上記どちらの制御装置で実行させてもよく、制御装置の性能や実行すべき工程の手順に従って、適正な機能分担システムが構築されてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１…半導体デバイス検査装置、２…光源、７…スキャン光学系（光走査部）、８…スキャンヘッド、９…レンズ系、１０…半導体デバイス、１１…光ファイバ（光学系）、１２…光センサ（光検出器）、１８…制御装置、２３…データ読込部（データ読込手段）、２４…探索部（探索手段）、２５…設定部（設定手段）、２６…計測部（計測手段）。
【図１】
2019095363.tif 000003
【図２】
2019095363.tif 000004
【図３】
2019095363.tif 000005
【図４】
2019095363.tif 000006
【図５】
2019095363.tif 000007
【図６】
2019095363.tif 000008
【図７】
2019095363.tif 000009
【図８】
2019095363.tif 000010
【図９】
2019095363.tif 000011
【図１０】
2019095363.tif 000012