(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不良解析システムを用いて半導体装置の不良解析を行う半導体装置の不良解析方法であって、
不良解析を行うサンプルにテストパターンを掃引して発光検出を行い、検出した発光像の発光領域を設定する工程と、
良品のサンプルにテストパターンを掃引して発光検出を行い、検出した発光像の発光領域を設定する工程と、
前記不良解析を行うサンプルの発光領域と前記良品のサンプルの発光領域とが重なっている重なり面積を計算し、前記重なり面積に基づいて、前記不良解析を行うサンプルの発光領域が不良解析対象であるか否かを判定する工程とを有す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】
請求項１記載の半導体装置の不良解析方法において、
前記不良解析対象であるかの判定は、
計算した前記重なり面積としきい値とを比較し、前記しきい値よりも前記重なり面積が小さい場合に、不良解析対象であるか否かを判定し、差画像結果として表示することを特徴とする半導体装置の不良解析方法。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置の不良解析方法において、
前記不良解析を行うサンプルの発光像における発光領域の設定は、
前記不良解析を行うサンプルの発光を検出した顕微鏡が取り込んだ顕微鏡像の座標と前記不良解析を行うサンプルにおけるレイアウトデータの座標とを対応させ、前記不良解析を行うサンプルに発光領域を反応ボックスとして設定してレイアウト座標の位置データに変換し、
前記良品のサンプルの発光像における発光領域の設定は、
前記良品のサンプルの発光を検出した顕微鏡が取り込んだ顕微鏡像の座標と前記良品のサンプルにおけるレイアウトデータの座標とを対応させ、前記良品のサンプルに発光領域を反応ボックスとして設定してレイアウト座標の位置データに変換し、
前記不良解析を行うサンプルの発光領域と前記良品のサンプルの発光領域との重なり面積の計算は、
位置データに変換された前記不良解析を行うサンプルの反応ボックスと位置データに変換された前記良品のサンプルの反応ボックスとが重なっている面積を求めることを特徴とする半導体装置の不良解析方法。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置の不良解析方法において、
さらに、位置データに変換された前記良品のサンプルにおける反応ボックスを格納する工程を有し、
格納された前記反応ボックスを用いて位置データに変換された前記不良解析を行うサンプルの反応ボックスとの重なり面積を計算することを特徴とする半導体装置の不良解析方法。
【請求項５】
請求項３記載の半導体装置の不良解析方法において、
前記不良解析を行うサンプルから取り込んだレイアウト画像と前記良品のサンプルから取り込んだレイアウト画像との領域を一致させた後に前記不良解析を行うサンプルの発光領域と前記良品のサンプルの発光領域との重なり面積を計算することを特徴とする半導体装置の不良解析方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置の不良解析方法において、
さらに、差画像結果として表示された前記発光領域を通過する配線情報に基づいて、前記発光領域を通過した回数を検出し、検出した前記回数から不良の可能性の高い前記発光領域を検出する工程を有することを特徴とする半導体装置の不良解析方法。
【請求項７】
請求項６記載の半導体装置の不良解析方法において、
さらに、半導体装置の不良解析履歴であるフェイルログから抽出した不良候補の配線情報と差画像結果として表示された前記発光領域を通過する配線情報とを対比させ、一致した配線情報が不良にからむ配線と判定する工程を有することを特徴とする半導体装置の不良解析方法。
【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技術に関し、特に、発光解析における良品と不良品の差分を求める不良解析に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
不良解析は、半導体装置を製造する各段階において不可欠で、開発段階では開発期間の短縮のために、量産段階では歩留りの早期向上のため、顧客からの返品段階においては顧客と工程へのフィードバックのための解析となる。
【０００３】
不良解析の流れは、テスタのフェイルログからソフト的に不良配線を指摘する故障診断に始まり、半導体装置の表面を露出させた非破壊/動作状態での発光解析、ＯＢＩＲＣＨ(Optical Beam Induced Resistance Change)解析、あるいは、ＳＤＬ(Soft Defect Localization)解析などによって不良に関連する反応を検出して不良配線を特定し、最終的な不良位置特定のために、半導体チップをパッケージから抜き出した単体として表層を除去した半破壊／非動作状態として、ＥＢＡＣ(Electron Beam Absorbed Current)解析や特定した不良配線に針当てしたＯＢＩＲＣＨ解析などによって位置を絞り込んでいる。
【０００４】
配線系不良によるショート不良の場合、非破壊解析の段階での発光解析において、通常電流異常を伴うため、その異常電流を発生させるテストパターンを保持して発光を検出する。この時、不良に関連する配線のゲート側が発光することが多く、比較的配線の特定が容易に行える。
【０００５】
一方、近年、配線材料として銅(Cu)の採用と多層化に伴って増加しているオープン不良の場合、電流異常を伴わないことや電流異常が不安定であり、テストパターンを保持しても発光が検出できない場合が多い。
【０００６】
その場合には、テストパターンを掃引した状態で発光を検出して不良に関連する配線の特定を試みる。ただし、パターンを掃引すると、不良に関連する配線に接続しているゲート以外のゲートもパターン動作に従ってオン／オフを繰り返しているため、同様な発光を生じさせることが多い。
【０００７】
この時には多数の発光の中から不良に関連する発光を抜き出すため、不良サンプルと良品サンプルとで発光を検出し、その差画像を解析することにより、不良に関連する配線を特定している。
【０００８】
この種の不良解析における差画像解析技術については、たとえば、光源からの光路を開いた時と閉じた時の画像間減算による差分画像を解析して対象物を検査するものが知られている(特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−２４３８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、上記のような半導体装置における不良解析技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。
【００１１】
すなわち、上記した特許文献１においては、光源からの光路を開いた場合と閉じた場合の差画像解析を実施しており、最初に光源からの光路を閉じた時の画像を多値画像メモリに入力しておき、次に光路を開いた時の入力画像から、多値画像メモリの画像を減算している。これは画素毎の減算であり、画像取得の状態設定がほぼ同じである場合には有効な技術である。
【００１２】
従って、発光解析において、テストパターンの掃引条件を変化させるとサンプルが良品から不良品に変化するようなマージン性の不良の場合であれば、自動的に画像メモリに納めたデータで入力画像を減算する方式で取得した差画像でも有効な良不良品間の差異情報を取得することが可能となる。
【００１３】
しかし、異なるサンプルで発光検出設定条件が必ずしも同一でない場合に、差画像を解析するとなると、画像メモリ内の情報を入力画像から減算しても、減算で残存する発光部分が多く、有効な差画像解析とはならないという問題がある。
【００１４】
本発明の目的は、差画像解析を用いた半導体装置の不良解析を短時間で、効率よく高精度に行うことのできる技術を提供することにある。
【００１５】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１７】
本発明は、不良解析システムを用いて半導体装置の不良解析を行う半導体装置の不良解析方法であって、不良解析を行うサンプルにテストパターンを掃引して発光検出を行い、検出した発光像の発光領域を設定する工程と、良品のサンプルにテストパターンを掃引して発光検出を行い、検出した発光像の発光領域を設定する工程と、不良解析を行うサンプルの発光領域と良品のサンプルの発光領域との重なり面積を計算し、その重なり面積に基づいて、不良解析を行うサンプルの発光領域を不良解析対象であるか否かを判定する工程とを有するものである。
【００１８】
また、本発明は、不良解析対象であるかの判定が、計算した重なり面積としきい値とを比較し、該しきい値よりも重なり面積が小さい場合に、不良解析対象であるか否かを判定し、差画像結果として表示するものである。
【００１９】
さらに、本発明は、不良解析を行うサンプルの発光像における発光領域の設定が、不良解析を行うサンプルの発光を検出した顕微鏡の座標と不良解析を行うサンプルにおけるレイアウトデータの座標とを対応させ、不良解析を行うサンプルに発光領域を正方形状の反応ボックスとして設定してレイアウト座標の位置データに変換し、良品のサンプルに発光像における発光領域の設定は、良品のサンプルの発光を検出した顕微鏡の座標と良品のサンプルにおけるレイアウトデータの座標とを対応させ、良品のサンプルに発光領域を正方形状の反応ボックスとして設定してレイアウト座標の位置データに変換し、不良解析を行うサンプルの発光領域と良品のサンプルの発光領域との重なり面積の計算は、位置データに変換された不良解析を行うサンプルの反応ボックスと位置データに変換された良品のサンプルの反応ボックスとが重なっている面積を求めるものである。
【００２０】
また、本発明は、位置データに変換された良品のサンプルにおける反応ボックスを格納する工程を有し、格納された反応ボックスを用いて位置データに変換された不良解析を行うサンプルの反応ボックスとの重なり面積を計算するものである。
【００２１】
さらに、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。
【００２２】
本発明は、不良解析を行うサンプルから取り込んだレイアウト画像と良品のサンプルから取り込んだレイアウト画像との領域を一致させた後に不良解析を行うサンプルの発光領域と良品のサンプルの発光領域との重なり面積を計算するものである。
【００２３】
また、本発明は、さらに、差画像結果として表示された発光領域を通過する配線情報に基づいて、発光領域を通過した回数を検出し、検出した回数から不良の可能性の高い発光領域を検出する工程を有するものである。
【００２４】
さらに、本発明は、半導体装置の不良解析履歴であるフェイルログから抽出した不良候補の配線情報と差画像結果として表示された発光領域を通過する配線情報とを対比させ、一致した配線情報が不良にからむ配線と判定する工程を有するものである。
【発明の効果】
【００２５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２６】
（１）半導体装置の不良解析における不良の特定を短時間で、効率よく高精度に行うことができる。
【００２７】
（２）それにより、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態による不良解析システムにおける構成の一例を示す説明図である。
【図２】図１の不良解析システムにおける一例を示すブロック図である。
【図３】図２の不良解析システムによる解析技術の一例を示すフローチャートである。
【図４】図２の不良解析システムによる具体的な故障診断の対照の一例を示す説明図である。
【図５】図２の不良解析システムによる発光情報をレイアウト座標系のデータに変換する座標系ロックの一例を示す説明図である。
【図６】図２の不良解析システムによる具体的な故障診断の対照の他の例を示す説明図である。
【図７】図２の不良解析システムに設けられた発光解析コントローラの差分ボックス解析機能による差分ボックスの判定の一例を示す説明図である。
【図８】取得したレイアウト画像の領域のずれを発光解析コントローラが修正する際の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３０】
図１は、本発明の実施の形態による不良解析システムにおける構成の一例を示す説明図、図２は、図１の不良解析システムにおける一例を示すブロック図、図３は、図２の不良解析システムによる解析技術の一例を示すフローチャート、図４は、図２の不良解析システムによる具体的な故障診断の対照の一例を示す説明図、図５は、図２の不良解析システムによる発光情報をレイアウト座標系のデータに変換する座標系ロックの一例を示す説明図、図６は、図２の不良解析システムによる具体的な故障診断の対照の他の例を示す説明図、図７は、図２の不良解析システムに設けられた発光解析コントローラの差分ボックス解析機能による差分ボックスの判定の一例を示す説明図、図８は、取得したレイアウト画像の領域のずれを発光解析コントローラ５が修正する際の一例を示す説明図である。
【００３１】
《発明の概要》
本発明の概要は、不良解析システム（不良解析システム１）を用いて半導体装置（半導体装置１０）の不良解析を行うものである。
【００３２】
そして、不良解析を行うサンプルにテストパターンを掃引して発光検出を行い、検出した発光像の発光領域を設定する工程と、良品のサンプルにテストパターンを掃引して発光検出を行い、検出した発光像の発光領域を設定する工程と、前記不良解析を行うサンプルの発光領域（反応ボックス１６）と前記良品のサンプルの発光領域（反応ボックス１９）との重なり面積を計算し、前記重なり面積に基づいて、前記不良解析を行うサンプルの発光領域が不良解析対象であるか否かを判定し、不良解析対象と判定した前記発光領域（差分ボックス２１，２２）を差画像結果として表示する工程とを有するものである。
【００３３】
以下、上記した概要に基づいて、実施の形態を詳細に説明する。
【００３４】
本実施の形態において、不良解析システム１は、テストパターンを掃引することにより、半導体装置中に流れる微弱電流から検出される多数の発光から不良に関連する発光を、良品サンプルと不良品サンプルとによる発光の差画像から検出して半導体装置の不良を解析（差画像解析）するシステムである。
【００３５】
不良解析システム１は、図１に示すように、テスタ制御用ＰＣ（Personal Computer)２、テスタ本体３、発光解析装置４、発光解析コントローラ５、およびＥＤＡ(Electronic Design Automation)用ワークステーション６から構成されている。
【００３６】
テスタ本体３と発光解析装置４とは、ケーブル７によって接続されており、該テスタ本体３からケーブル７を介して発光解析装置４にテストパターンが供給される。発光解析装置４は、受け取ったテストパターンに基づいて半導体装置を動作させ、その動作に伴って発生する極微弱な光を検出する。
【００３７】
発光解析装置４が検出した発光データは、通信ケーブル８を介して発光解析コントローラ５に取り込まれ、発光データの解析が行われる。また、発光解析コントローラ５は、イーサネット（登録商標）などの通信ケーブル９を介してＥＤＡ用ワークステーション６に接続されている。ＥＤＡ用ワークステーション６は、ＥＤＡツールを用いて半導体や電気回路の設計を自動的に行うシステムであり、本発明では半導体装置のレイアウト情報を提供する役割を担っている。
【００３８】
図２は、図１の不良解析システム１のハードウェアイメージを機能別に示した一例を示すブロック図である。
【００３９】
テスタ制御用ＰＣ２には、テスタ本体３を制御するテスタ制御ソフトウェアＳＷ１がインストールされており、該テスタ制御用ＰＣ２は、テスタ制御ソフトウェアＳＷ１によってテストプログラムを作成する。
【００４０】
テスタ本体３は、テスタ制御用ＰＣ２が生成したテストプログラムに基づいて、テストパターンを生成する。テストパターンは、半導体装置１０の故障の有無などを検査するためのテスト信号群である。
【００４１】
発光解析装置４（図１）は、テストパターンに基づいて、該発光解析装置４に設けられているボード、およびソケット(図示せず)にセットされた解析対象サンプルとなる半導体装置１０の発光解析を行う。
【００４２】
テストパターンが供給されることにより、発光する半導体装置１０の発光ＬＵＭを発光解析装置４に備えられた顕微鏡１１が検出して、その情報を発光解析コントローラ５に出力する。発光解析コントローラ５は、該発光解析コントローラ５にインストールされている解析装置制御ソフトウェアＳＷ２によって、受け取った情報を画像として表示する。
【００４３】
この解析装置制御ソフトウェアＳＷ２は、発光検出操作機能Ｋ１、ならびに発光データ操作機能Ｋ２を含んでいる。発光検出操作機能Ｋ１は、顕微鏡１１のステージ（図示せず）の移動、発光検出条件の設定（例えば、解析する視野の大きさと位置や発光検出に要する時間）、ならびに発光検出を開始／停止する。
【００４４】
発光データ操作機能Ｋ２は、発光データの保存／読み込みを実行する。なお、発光検出操作機能Ｋ１、ならびに発光データ操作機能Ｋ２は、ハードウェアによって構成するようにしてもよい。
【００４５】
また、発光解析コントローラ５には、解析支援ソフトウェアＳＷ３もインストールされている。解析装置制御ソフトウェアＳＷ２と解析支援ソフトウェアＳＷ３とは、ソフトウェア同士の制御プロトコルで通信している。
【００４６】
解析支援ソフトウェアＳＷ３は、発光データ操作機能Ｋ３、座標系ロック機能Ｋ４、反応ボックス操作機能Ｋ５、反応ボックス解析機能Ｋ６、および差分ボックス解析機能Ｋ７を含んでいる。
【００４７】
発光データ操作機能Ｋ３は、発光解析コントローラ５が処理した発光データの保存／読み込みを実行する。座標系ロック機能Ｋ４は、顕微鏡１１の座標系（顕微鏡１１が取り込んだ画像の座標位置）とレイアウトデータの座標系（レイアウトパターン上の座標位置）とを対応させる処理を行う。
【００４８】
反応ボックス操作機能Ｋ５は、発光箇所を囲う反応ボックスを設定してレイアウト座標系の位置データへの変換とデータのレイアウトビューア(後述する)への送信、および発光解析コントローラ５への保存／発光解析コントローラ５からの読み込みなどを実行する。
【００４９】
反応ボックス解析機能Ｋ６は、反応ボックスを通過するネット抽出指示と抽出結果の受信と表示を実行する差分ボックス解析機能Ｋ７は、２つ以上の反応ボックス情報に対してボックスの重なり面積しきい値を設定・重なり面積を計算・差分ボックスの抽出を実行する。
【００５０】
ここでも、発光データ操作機能Ｋ３、座標系ロック機能Ｋ４、反応ボックス操作機能Ｋ５、反応ボックス解析機能Ｋ６、ならびに差分ボックス解析機能Ｋ７は、ハードウェアによって構成するようにしてもよい。
【００５１】
また、解析支援ソフトウェアＳＷ３とＥＤＡ用ワークステーション６にインストールされたレイアウトビューアＳＷ４とはイーサネット（登録商標）などを介して通信している。レイアウトビューアＳＷ４は、座標データ操作機能Ｋ８、およびネットデータ操作機能Ｋ９を含んでいる。
【００５２】
座標データ操作機能Ｋ８は、任意の製品のレイアウトデータを開いてオペレータがポインタなどで指定した座標を送信あるいは座標データを受信してレイアウト上に表示する。ネットデータ操作機能Ｋ９は、指定された座標データ上の領域を通過するネット(結線情報)を抽出する。座標データ操作機能Ｋ８、およびネットデータ操作機能Ｋ９は、ハードウェアによって構成するようにしてもよい。
【００５３】
次に、本実施の形態における不良解析システム１による解析技術の一例について、図２、および図３のフローチャートを用いて説明する。
【００５４】
半導体装置の不良解析を進める工程は、大きく分けると、発光検出工程、反応ボックス設定工程、差分ボックス解析工程の３工程とからなる。
【００５５】
《発光検出工程》
まず、発光検出工程について説明する。
【００５６】
不良品サンプルの半導体装置１０の発光解析を行うために、不良サンプルの半導体装置１０を発光解析装置４の顕微鏡１１にロードする（ステップＳ１０１）。そして、テスタ制御ソフトウェアＳＷ１によってテストプログラムが作成され、該テストプログラムに基づいて生成された発光解析装置４に入力されるテストパターンのテスト条件（電圧や周波数など）が設定される（ステップＳ１０２）。
【００５７】
続いて、発光検出操作機能Ｋ１が発光検出条件を設定し（ステップＳ１０３）、テストパターンの掃引を開始して（ステップＳ１０４）、顕微鏡１１により発光を検出する（ステップＳ１０５）。
【００５８】
顕微鏡１１により発光の検出が終了すると、テスタ本体３は、テストパターンの出力を停止し（ステップＳ１０６）、発光解析コントローラ５の発光データ操作機能Ｋ２によって検出した発光像を発光解析コントローラ５に保存し（ステップＳ１０７）、不良サンプルの半導体装置１０を発光解析装置４の顕微鏡１１からアンロードする（ステップＳ１０８）。
【００５９】
ここまでの一連の作業（ステップＳ１０１〜Ｓ１０８の処理）で不良品サンプルの半導体装置１０における発光画像の取得処理が終了する。
【００６０】
その後、ステップＳ１０９〜Ｓ１１６の処理に移行する。これらステップＳ１０９〜Ｓ１１６の処理では、良品の半導体装置１０を顕微鏡１１にロードして発光画像を取得する以外は、上記したステップＳ１０１〜Ｓ１０８の発光画像の取得処理と同様であるので、説明は省略する。以上により、発光検出工程が終了となる。
【００６１】
《反応ボックス設定工程》
続いて、反応ボックス設定工程について説明する。
【００６２】
ステップＳ１０７の処理において取得した不良品サンプルの半導体装置１０の発光画像、およびステップＳ１１５の処理において取得した良品サンプルの半導体装置の発光画像をレイアウト座標系のデータに変換するために、ＥＤＡ用ワークステーション６からレイアウトビューアＳＷ４を起動する（ステップＳ１１７）。
【００６３】
そして、発光解析コントローラ５は、不良品サンプルの半導体装置１０における発光画像を読み込み（ステップＳ１１８）、座標系ロック機能Ｋ４によって顕微鏡の座標系とレイアウトデータの座標系とを対応させる座標系ロックを行い（ステップＳ１１９）、不良品反応ボックスの設定を行う（ステップＳ１２０）。このステップＳ１２０の処理は、反応ボックス操作機能Ｋ５により発光箇所を囲う反応ボックスを設定してレイアウト座標系の位置データに変換する。
【００６４】
続いて、反応ボックス操作機能Ｋ５は、反応ボックスの位置データをレイアウトビューアへ送信して、発光解析コントローラ５に保存する（ステップＳ１２１）。その後、ステップＳ１１８〜Ｓ１２１の処理と同じ処理を、良品サンプルの半導体装置１０における発光画像についても実行する（ステップＳ１２２〜Ｓ１２５）。
【００６５】
この段階でレイアウト座標系の数値データとして記述された不良品と良品の半導体装置１０における反応ボックスデータが準備できる。
【００６６】
《差分ボックス解析工程》
ここから、不良品と良品の半導体装置１０における反応ボックスデータを読み込み、互いの差分を求める差分ボックス解析の処理に入る。
【００６７】
まず、発光解析コントローラ５における反応ボックス操作機能Ｋ５は、ステップＳ１２１，Ｓ１２５の処理において保存されている不良品の半導体装置１０の反応ボックスデータと良品の半導体装置１０の反応ボックスデータとを読み込む（ステップＳ１２６）。
【００６８】
差分ボックス解析機能Ｋ７は、不良品の半導体装置１０における反応ボックスデータと良品の半導体装置１０における反応ボックスデータとがどれだけ重なった場合に発光が一致していると判断するかを決める重なり面積しきい値を設定する（ステップＳ１２７）。
【００６９】
この重なり面積しきい値の設定は、予め発光解析コントローラ５に格納されているデータを読み込みようにしてもよいし、オペレータが任意の値を入力することにより設定するようにしてもよい。
【００７０】
続いて、差分ボックス解析機能Ｋ７は、不良品の半導体装置１０における反応ボックスデータと良品の半導体装置１０における反応ボックスデータとが重なっている面積を計算し（ステップＳ１２８）、計算した面積が重なり面積しきい値より少ない反応ボックスを差分ボックスと判定する（ステップＳ１２９）。
【００７１】
この場合、不良品では発光しているが、良品では発光していない側を差分ボックスとすることが通常であるが、逆のケースで解析する場合もあり、どちらでも選択可能とする。
【００７２】
そして、反応ボックス操作機能Ｋ５は、ステップＳ１２９の処理において判定した差分ボックスを発光解析コントローラ５のモニタなどに表示して（ステップＳ１３０）、オペレータが状況を確認した上で、該差分ボックスのデータをＥＤＡ用ワークステーション６のレイアウトビューアＳＷ４に送る（ステップＳ１３１）。レイアウトビューアＳＷ４は、差分ボックスのデータを受け取り、差分ボックスの座標を取り込む。
【００７３】
続いて、レイアウトビューアＳＷ４は、ネットデータ操作機能Ｋ９によって取り込んだ座標の領域を通過するネットを抽出して（ステップＳ１３２）リストアップし、リストアップしたデータを発光解析コントローラ５の解析支援ソフトウェアＳＷ５に送り返す。
【００７４】
発光解析コントローラ５は、リストアップされたデータに基づいて、ネットを通過する差分ボックスの数をヒストグラムとして表示する（ステップＳ１３３）。なお、このステップＳ１３３の処理は、ヒストグラムではなく、たとえば、ネットのリストとして表示するようにしてもよい。
【００７５】
最後に、オペレータ、または解析支援ソフトウェアＳＷ５は、ヒストグラムとして表示されたネットのリストを見て最も不良に絡む可能性が高いと推定できるネットを特定する（ステップＳ１３４）。
【００７６】
なお、図３に示したフローチャートは、一例であり、不良品と良品はどちらを先に解析しても構わないし、良品は予めデータを取得して良品反応ボックスデータとして記憶装置に保存しておき、それを読み込んでも構わない。
【００７７】
また、差分ボックスを通過するネットのリストとテスタ制御用ＰＣ２に保存されたフェイルログ（半導体装置の不良解析履歴）からソフト的に不良の可能性のあるネットを推定する故障診断の結果とを対照させれば、さらに不良の的中率を向上させることができる。
【００７８】
次に、具体的な故障診断の対照実施技術について、図４の説明図を用いて説明する。
【００７９】
図４において、左上方の発光画像１２は、不良品サンプルの半導体装置１０における発光画像（ステップＳ１０７の処理において取得した不良品サンプルの半導体装置１０の発光画像）を示している。
【００８０】
発光画像１２の下方に示す発光画像１３は、良品サンプルの半導体装置１０における発光画像（ステップＳ１１５の処理において取得した良品サンプルの半導体装置の発光画像）を示している。
【００８１】
まず、発光画像１２における複数の発光点１４について、座標系ロックによりレイアウト像１５上においての反応ボックス１６を設定する。座標系ロックは、座標系ロック機能Ｋ４によって顕微鏡１１の座標系とレイアウトデータの座標系とを対応させる処理である。また、反応ボックスとは、前述したように発光箇所を囲う形成されたボックスのことであり、たとえば、発光像を四角形状の領域によって囲んだものである。
【００８２】
同じように、良品サンプルの半導体装置１０における発光画像１３における複数の点光源１７につても座標系ロックを行い、レイアウト像１８上においての反応ボックス１９を設定する。
【００８３】
そして、レイアウト像１５とレイアウト像１８を重ね合わせ、反応ボックス１６と反応ボックス１９の重なり面積を計算し、（図３、ステップＳ１２８）、計算した重なりの面積値が、重なり面積しきい値よりも小さい反応ボックスを差分ボックスとして判定する（図３、ステップＳ１２９）。
【００８４】
この図４では、たとえば、レイアウト像１５とレイアウト像１８を重ね合わせたレイアウト像２０（図４のレイアウト像１５，１８の右側に示す）において、重なり面積しきい値よりも重なり面積が小さな２つの反応ボックスが、差分ボックス２１，２２として判定されているものとする。
【００８５】
レイアウト像２０において、差分ボックス２１，２２の領域を通過するネット２３（図４のレイアウト像２０の右側）は、たとえば４本あるというように差分ボックス２１，２２に絡むネットが求まる（図３、ステップＳ１３２）。
【００８６】
一方、テスタのフェイルログ２４（図４の左側下方に示す）をＥＤＡ用ワークステーション６（図４のフェイルログ２４の右側に示す）にインストールしたソフトに読み込ませて解析することで、不良の候補ネットを抽出する故障診断と呼ばれる手法がある。
【００８７】
この手法で抽出した不良候補ネット２５をレイアウト像２０（図４のＥＤＡ用ワークステーション６の右側に示す）に表示した場合、この例では６本のネットが不良候補ネット２５に相当することになっている。
【００８８】
この不良候補ネット２５を上記で求めた差分ボックス２１，２２を通過するネット２３と対照させると、この場合、図４の右側に示すように、１本のネット２６が一致することになる。
【００８９】
一方が発光から求めた不良の候補ネット、一方がテスタフェイルログから求めた不良の候補ネットであり、異なった手法で求めた候補ネットが一致した場合、このネットが不良に絡む最も怪しいネットである可能性が高く、この対照方法で不良の的中率の向上を見込むことができる。
【００９０】
次に、顕微鏡１１が検出した発光情報をレイアウト座標系のデータに変換する座標系ロックの一例について、図５を用いて説明する。
【００９１】
この場合、発光を取得している発光解析装置４における顕微鏡１１が取得した特定のパターン像とレイアウト上の同一パターンを使って、座標系を互いに対応させる。
【００９２】
これには、例えば、図５（ａ）に示す顕微鏡１１が取得した顕微鏡像の十字パターン２７の中心と図５（ｂ）に示すレイアウト像（レイアウトデータ）の十字パターン２８の中心とを、座標系ロック機能Ｋ４を用いて指定して対応させる。
【００９３】
また、十字パターン２７，２８は、たとえば、半導体チップ上に既存するパターンと次工程の設計パターンを最適な相対位置関係にする位置合わせマークとなる、いわゆるアライメントマークなどである。さらに、対応させるパターンは、十字パターン２７，２８などのアライメントマーク以外であってもよく、両方の画像で認識可能なパターンであればよい。
【００９４】
そして、同様に、上記した操作を別の位置に形成されているパターン、たとえば、図５（ｃ）に示す顕微鏡１１が取得した像における４つの正方形状のブロックパターン２９の集合の中心と図５（ｄ）に示すレイアウト像における４つの正方形状のブロックパターン３０の集合の中心とを座標系ロック機能Ｋ４を用いて対応させることで座標系ロックを行う。
【００９５】
この時、半導体チップが平坦な面に載置されているのであれば、上記した２パターンの座標系ロックにて十分であるが、半導体チップに垂直方向の傾きがあると考えられる場合には、たとえば、３パターンの位置を対応させる座標系ロックの操作が必要となる。
【００９６】
ここで、パターン像には通常その画像を取得した時のステージ座標データが組み込まれており、サンプルを空間的に移動させないで、また、顕微鏡１１の対物レンズ倍率を変えないで取得した複数のパターン像を選択しても構わない。
【００９７】
この状態で同様にステージ座標データが組み込まれた図５（ｅ）に示す発光像３１〜３３を表示させ、これら発光像３１〜３３を反応ボックス操作機能Ｋ５を用いて、図５（ｆ）に示すように反応ボックス３４〜３６として設定する。また、反応ボックス３４〜３６の設定は、手動によって行うようにしてもよい。
【００９８】
設定された反応ボックス３４〜３６の座標は、レイアウト座標系の座標に対応しているため、この時点で反応ボックスは図５（ｇ）のレイアウト像中のレイアウト座標系の数値で表された領域情報となる。
【００９９】
以上の操作で得られた反応ボックス３４〜３６の数値は、レイアウト座標系の数値であり、そのレイアウトの製品では共通の位置を示している。よって、良品サンプルの反応ボックスの設定は、毎回行わなくてもよく、発光解析コントローラ５に保存された良品の反応ボックスデータを用いるようにすればよい。
【０１００】
それによって、図３におけるステップＳ１０９〜Ｓ１１６，Ｓ１１２〜Ｓ１２５の処理を１回行うだけでよいことになる。
【０１０１】
たとえばテストパターンを掃引しないで、テスタで異常に大きな電流が流れるような特定のステップにパターンを保持して発光を取得した場合には、図６（ａ）に示すように、顕微鏡１１が取得した顕微鏡像に良品でも発光するしきい値電圧が異なったトランジスタを含む回路３７やダイナミック回路３８などが含まれていれば、それは図６（ｂ）に示す発光像３９のように毎回同じ箇所での発光となり、図６（ｃ）に示すように、これら発光像３９を囲った不良サンプルの反応ボックス４０を設定する。
【０１０２】
これにより、反応ボックス４０は、図６（ｄ）に示すように、レイアウト像中のレイアウト座標系での領域情報となる。これに対して、予め良品サンプルにて取得して発光解析コントローラ５などに格納されているレイアウト座標系のテキストとしての反応ボックスの座標を示す情報４１を読み込む。
【０１０３】
この時、必ずしも必要ではないが、操作者の確認のために、図６（ｅ）に示すレイアウト像のように良品サンプルの反応ボックス４２を表示してもよい。この段階で不良品サンプルの反応ボックス４０から良品サンプルの反応ボックス４２の差分を、図６（ｆ）に示すように、レイアウト像として表示すると、領域が一致した反応ボックス４３と不一致の反応ボックス４４とを認識することができる。
【０１０４】
そして、不一致の反応ボックス４４を差分ボックスとして、図６（ｇ）に示すようにレイアウト像に表示し、この差分ボックスについての解析を進める。これにより、毎回良品と不良品の画像を取得することなく、不良品の画像を取得するだけで解析を進めることが可能となり、大量の不良品サンプルを解析する場合に、解析時間を短縮して効率よく行うことができる。
【０１０５】
図７は、発光解析コントローラ５の差分ボックス解析機能Ｋ７による差分ボックスの判定の一例を示す説明図である。
【０１０６】
図７において、実線で示すボックスは、不良品サンプルの反応ボックス４５を示しており、点線で示すボックスは、良品サンプルの反応ボックス４６を示している。
【０１０７】
差分ボックス解析機能Ｋ７は、反応ボックス４５と反応ボックス４６とが重なり合っている領域（網掛けで示す領域）の面積を求め、求めた面積が、重なり面積しきい値の面積よりも小さい場合に差分ボックスと判定する。
【０１０８】
なお、反応ボックス４５と反応ボックス４６の重なり方には、図７に示した重なり形状だけでなく、いくつもの重なりタイプがあり、それぞれのタイプに分けて重なり領域の面積を計算し、その面積が重なり面積しきい値よりも小さいか否かを判定することにより、反応ボックス間の一致/不一致を判定している。
【０１０９】
また、サンプルが異なる場合には、取得した画像の領域がずれていることもある。その時、そのまま差画像解析を実施すると、ずれが生じている領域（お互いに重なっていない領域）は差分有と判定されてしまうが、実際には解析対象外であり、間違った情報を与えることになる。このような場合には、解析者が注意していれば不一致領域を考慮から外すことも可能だが、解析支援ソフトウェアから適当な指示を出すことが望ましい。
【０１１０】
図８は、取得したレイアウト画像の領域のずれを発光解析コントローラ５が修正する際の一例を示す説明図である。
【０１１１】
図８（ａ）において、実線で示す領域は、不良品サンプルの反応ボックスを取得するレイアウト像領域４７を示しており、点線で示す領域は、良品サンプルの反応ボックスを取得するレイアウト像領域４８を示している。
【０１１２】
このように、レイアウト像領域４７とレイアウト像領域４８とがずれて取得された場合には、図８（ｂ）に示すように、レイアウト像領域４８における反応ボックス５０の座標、および図８（ｃ）に示すように、レイアウト像領域４７における反応ボックス４９の座標が求められる。
【０１１３】
しかし、図８（ｄ）に示すように、反応ボックス４９，５０の差分を計算すると、レイアウト像領域４７とレイアウト像領域４８とが一致している部分（重なり合っている領域）においては、反応ボックス４９、および反応ボックス５０の判定を正常に行うことができる。
【０１１４】
一方、レイアウト像領域４７とレイアウト像領域４８とがずれている部分（重なり合っていない領域）では、レイアウト像領域４７における重なり合っていない領域の反応ボックス４９ａに対照データがないために差分と判定されてしまうことになる。
【０１１５】
これら反応ボックス４９ａは、図８（ｅ）において、無視すべき反応ボックスとしてマーク付けしないと、解析での誤情報を生むことになる。このため、それぞれのレイアウト像領域４７，４８のエッジを認識し、重なった領域のみを抽出する。
【０１１６】
たとえば、レイアウト像領域４７，４８の左下のコーナ部の基準点４７ａ，４８ａとレイアウト像領域４７，４８の右上のコーナ部の基準点４７ｂ，４８ｂは座標系ロックが終了した時点で、レイアウト座標系での座標値が判明しているので、その大小関係から、図８（ｆ）に示すように、差分判定する領域を設定する。
【０１１７】
たとえば、両領域について、基準点４７ａ，４８ａの座標では、座標値が大きい方のｘ座標とｙ座標を選択する。図８（ｆ）の場合には、レイアウト像領域４８の基準点４８ａがこれに相当する。
【０１１８】
一方、右上の基準点の座標では座標値が小さい方のｘ座標とｙ座標となり、こちらはレイアウト像領域４７の基準点４７ｂの座標となり、左辺側、および下辺側はレイアウト像領域４８の境界５１、右辺側、および上辺側はレイアウト像領域４７の境界５２を解析すべき領域の境界と設定することになる。
【０１１９】
領域の判定では、レイアウト領域の左下辺、右上辺の組み合わせ以外に、逆の組み合わせも可能であり、レイアウト領域の画像中心とｘ寸法、ｙ寸法でも可能で、各種の方式で実現可能である。
【０１２０】
以上、説明したように不良品サンプルと良品サンプルとにおいて不一致（重なっている面積が、重なり面積しきい値以下）と判定された反応ボックス（差分ボックス）は不良に関連する可能性の高い配線となる。この場合、不一致ボックス（差分ボックス）を多く通過すれば、その可能性が高まる。
【０１２１】
さらに、テスタ制御用ＰＣ２に保存されたフェイルログを使って実行する故障診断の結果と対照させて、上記で抽出した配線（ネット）と同じ配線があれば、これも高い確率で不良に関連する配線と判断できる。これにより、オープン不良における不良解析にかかる時間を短縮することができる
それにより、本実施の形態によれば、反応ボックスをデジタル情報に変換した後に重なり評価を行うので、差画像不良解析の効率を向上させることができ、解析時間を短縮しながら、高精度な不良解析を行うことができる。
【０１２２】
さらに、本実施の形態では、一致していない反応ボックスの抽出について記載したが、この判定方法は一致している反応ボックスを抽出して使う場合もある。たとえば、ＯＢＩＲＣＨ解析で取得した反応が、発光解析取得した反応と一致している否かを判定し、一致した箇所に注目して、次の解析を進めるような場合である。
【０１２３】
これはＯＢＩＲＣＨ反応の数は少ないが、発光解析の方はテストパターンを掃引した発光取得で多くの良品発光が混在していて、その中からＯＢＩＲＣＨ反応と一致した箇所を捜す場合に有効である。
【０１２４】
手法としては、図４で説明したように、その場で２画像の発光／反応をレイアウト座標系の反応ボックスに変換して、それら反応ボックスの重なり面積の割合によって判定する方式、あるいは図６にて説明した予め取得しておいた反応ボックスデータを読み出して重なりを判定する方式のどちらでも採用可能である。
【０１２５】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明は、差画像解析を用いた半導体装置の不良解析技術に適している。
【符号の説明】
【０１２７】
１  不良解析システム
２  テスタ制御用ＰＣ
３  テスタ本体
４  発光解析装置
５  発光解析コントローラ
６  ＥＤＡ用ワークステーション
７  ケーブル
８  通信ケーブル
９  通信ケーブル
１０  半導体装置
１１  顕微鏡
１２  発光画像
１３  発光画像
１４  発光点
１５  レイアウト像
１６  反応ボックス
１７  点光源
１８  レイアウト像
１９  反応ボックス
２０  レイアウト像
２１  差分ボックス
２２  差分ボックス
２３  ネット
２４  フェイルログ
２５  不良候補ネット
２６  ネット
２７  十字パターン
２８  十字パターン
２９  ブロックパターン
３０  ブロックパターン
３１  発光像
３２  発光像
３３  発光像
３４  反応ボックス
３５  反応ボックス
３６  反応ボックス
３７  回路
３８  ダイナミック回路
３９  発光像
４０  反応ボックス
４１  情報
４２  反応ボックス
４３  反応ボックス
４４  反応ボックス
４５  反応ボックス
４６  反応ボックス
４７  レイアウト像領域
４７ａ  基準点
４７ｂ  基準点
４８  レイアウト像領域
４８ａ  基準点
４８ｂ  基準点
４９  反応ボックス
４９ａ  反応ボックス
５０  反応ボックス
５１  境界
５２  境界
ＳＷ１  テスタ制御ソフトウェア
ＳＷ２  解析装置制御ソフトウェア
Ｋ１  発光検出操作機能
Ｋ２  発光データ操作機能
ＳＷ３  解析支援ソフトウェア
Ｋ３  発光データ操作機能
Ｋ４  座標系ロック機能
Ｋ５  反応ボックス操作機能
Ｋ６  反応ボックス解析機能
Ｋ７  差分ボックス解析機能
ＳＷ４  レイアウトビューア
Ｋ８  座標データ操作機能
Ｋ９  ネットデータ操作機能
ＳＷ５  解析支援ソフトウェア
【図１】
0005707127.tif 000002
【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】
0005707127.tif 000008
【図８】
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