(57)【要約】      （修正有）【課題】熱雑音を取り除けるＶＬＳＩ装置用の最適波長光子放射顕微鏡による方法を提供する。【解決手段】光学検出器３２を備える放射試験機３８のテストベンチ３６にＤＵＴ３９を配置するステップと、ＤＵＴ３９を電気試験機３８に電気的に接続するステップと、試験パラメータを一定に保ちながら電気試験信号をＤＵＴに与えるステップと、光学フィルタを放射試験機３８の光路に挿入し、光学検出器３２からの放射試験信号を収集するステップと、光路からフィルタを取り外し、光学検出器３８からの放射試験信号を収集するステップとを含み、更にフィルタを挿入して得られる画像とフィルタなしで得られる画像とを比較する。放射信号を得るために、フィルタはショートパスフィルタであってもよく、順バイアスを検出するために、フィルタはバンドパスフィルタであってもよく、熱信号を得るために、フィルタはロングパスフィルタであってもよい。【選択図】図３
2017073548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路（ＤＵＴ）を試験するための方法であって、
光路を画定する光学配置及び撮像装置を有する試験機に前記ＤＵＴを配置するステップと、
定義されたカットオフ波長を超える光が、前記撮像装置に到達することを阻害するように構成された光学フィルタを前記光路に挿入するステップと、
前記ＤＵＴから前記光学フィルタを通過する光子放射物を画像化するステップと、
前記光路から前記光学フィルタを取り外し、前記光学フィルタ無しでＤＵＴからの光子放射物を画像化するステップと、
前記ＤＵＴ内の素子の特定の欠陥タイプを識別するために、前記光学フィルタを挿入して得られる前記画像と前記光学フィルタ無しで得られる前記画像を比較するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記光学フィルタは、１１５０ｎｍを中心とし、３００ｎｍの帯域幅を有するバンドパスフィルタを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光学フィルタは、１３００ｎｍ、１５５０ｎｍ、１８００ｎｍ、１９００ｎｍ、及び２０００ｎｍから選ばれるカットオフ波長を有するショートパスフィルタを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記光学フィルタは、１５５０ｎｍでのカットオフ波長を有するショートパスフィルタを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記撮像装置は、９００ｎｍである低いカットオン波長を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
コールドアパーチャを前記光路に挿入するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
リレーレンズを前記光路に挿入するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
半導体装置（ＤＵＴ）の放射試験のための方法であって、
光学検出器を有する放射試験機のテストベンチに前記ＤＵＴを配置するステップと、
前記ＤＵＴを電気試験機に電気的に接続するステップと、
試験パラメータを一定に保ちながら電気試験信号を前記ＤＵＴに与えるステップと、
光学フィルタを前記放射試験機の光路に挿入し、前記光学検出器から放射試験信号を収集するステップと、
前記放射試験機の前記光路から前記光学フィルタを取り外し、前記光学検出器からの放射試験信号を収集するステップと、
前記ＤＵＴにおける欠陥がある回路素子を識別するために、前記光学フィルタを挿入して得られる前記放射試験信号と前記光学フィルタ無しで得られる前記放射試験信号を比較するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記光学フィルタは、１５５０ｎｍ、１８００ｎｍ、１９００ｎｍ、及び２０００ｎｍから選ばれるカットオフ波長を有するように選択される、
ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記光学フィルタは、９００ｎｍ〜２２００ｎｍの波長のスペクトルカバレージを提供するように選択される、
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
電圧Ｖｄｄを設定し、前記試験パラメータを一定に保ちながら前記電圧Ｖｄｄで電気試験信号を前記ＤＵＴに与えるステップと、
複数の光学フィルタの１つを前記放射試験機の光路に連続的に挿入し、すべての利用可能な光学フィルタが前記光路に挿入されるまで、前記光学検出器からの放射試験信号を収集するステップと、
前記ＤＵＴの試験の間に、前記光路に挿入される時、最も高い信号対雑音比を引き起こす前記光学フィルタの一つを選択するステップとを、前記光学フィルタを前記光路に挿入する前に行うことをさらに含む、
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
複数の試験電圧Ｖｄｄのそれぞれに対して、波長に対する信号対雑音比の１つのプロットを生成することをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記試験パラメータを一定に保つことは、前記ＤＵＴの温度を一定に保つことを含む、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記試験パラメータを一定に保つことは、前記ＤＵＴの電圧Ｖｄｄを一定に保つことを含む、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
半導体装置（ＤＵＴ）の放射試験のための方法であって、
試験信号を提供する電気試験機を準備するステップと、
光検出器の上に前記ＤＵＴからの放射物を画像化するための光路を有する放射試験機を準備するステップと、
光学システムの前記光路に、熱波長を透過するように構成されるロングパスフィルタを挿入するステップと、
前記電気試験機を用いて前記ＤＵＴに刺激を与えるステップと、
熱画像を生成するために、前記ＤＵＴから前記ロングパスフィルタを通過する熱放射物を収集するステップと、
前記光学システムの前記光路から前記ロングパスフィルタを取り外すステップと、
前記電気試験機を用いて前記ＤＵＴに刺激を与えるステップと、
放射画像を生成するために、前記ＤＵＴから前記ロングパスフィルタ無しで光学放射物を収集するステップと、
前記放射画像と前記熱画像を比較し、前記放射画像と比較して余分な放射部位を有する前記熱画像におけるそれぞれの位置を識別するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記光路にショートパスフィルタを挿入して光学放射物を収集することが行われる、
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ロングパスフィルタは、１８５０ｎｍ及び２０００ｎｍから選ばれるカットオフ波長を有するように選択される、
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記光学放射物を収集する前に、帯域幅フィルタまたはショートパスフィルタを挿入するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
１３００ｎｍ以上の透過をカットオフするように構成されたショートパスフィルタを挿入するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
１３００ｎｍ及び１５５０ｎｍから選ばれるカットオフ周波数を有するように構成されたショートパスフィルタを挿入するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光子放射顕微鏡法（Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
裏面光子放射顕微鏡法（Ｂａｃｋｓｉｄｅ ＰＥＭ：Ｂａｃｋｓｉｄｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）は、超大規模集積（ＶＬＳＩ）装置（チップ）の回路診断及び分析によく使われている。ＰＥＭの前提は、状態を切り替えるときにＶＬＳＩ回路における個々の論理ゲートが「ホットキャリア」（ＨＣ）光子を放射することである。これらの光子は通常、スペクトルの赤外線（ＩＲ）部分にあり、これらの波長でシリコンが透過的であるので、その裏側（基板側、すなわち金属層側の反対側）を通して回路（被試験デバイス、ＤＵＴ）を作動中に観察することが可能である。
【０００３】
電子とホールの再結合は、順バイアスのＰＮ接合を支配する機構である。この機構は、いくつか挙げるとするなら、バイポーラまたはＢｉＣＭＯＳ回路、ラッチアップしたＣＭＯＳ、いくつかのタイプのゲート又は電力供給の短絡、及びいくつかのポリストリンガ状態で発生し得る。放射は比較的狭い分光であり、１１５０ｎｍの付近を中心とする。順バイアスのＰＮダイオードは、無強電界においても、この光を放射する。放射は、ホットキャリアから生じず、バイポーラ再結合から生じる。そのため、この信号は低電圧で生じる。一般的に、得られる非常に高い電流密度により、１−２Ｖより大きい電圧を有するＰＮ接合の順バイアスを有することが不可能である。高い順バイアスは達成され得るとしても、スペクトルは低電圧の場合とほとんど同じであるため、高電圧の場合は特に重要ではない。
【０００４】
ＩＲ範囲にわたって敏感なカメラ（検出器配列）は、図１に示される周波数応答で容易に入手できる。一般的に、水銀カドミウムテルル（ＭＣＴ：ＭｅｒｃｕｒｙＣａｄｍｉｕｍ Ｔｅｌｌｕｒｉｄｅ，ＨｇＣｄＴｅ）カメラは、それらの応答がＬＷＩＲ（約１８μｍ）以下まで広がっているスペクトルの広いスライスにわたって均一であるので、この目的のために使われる。ＭＯＳＣＣＤ、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、又はインジウムガリウムヒ化物（ＩｎＧａＡｓ）などの他のタイプの検出器は、同様によく使われる。
【０００５】
半導体ゲートからの放射物（emissions）の分光特性は、励起電圧、欠陥のタイプ、及び製造技術などの多くの要因に依存する。その放射物の重要な部分は、１．５５μｍの従来の閾値（一般的に、液体窒素温度で動作するＩｎＧａＡｓカメラにより観察される）以上の波長にある。
【０００６】
しかし、一般的なＶＬＳＩ装置では、ＨＣ放射物が非常に微弱であり、また、熱放射物（黒体放射分光分布に従う）に起因するノイズの量が波長とともに増加するので、そのノイズがこれらのより長い波長における観察結果を一層妨げる。
【０００７】
したがって、スペクトルの各バンドにおいて、ＤＵＴからのＨＣ放射物も、ＤＵＴと顕微鏡レンズ（optics）の両方からの熱起因放射物（thermally-originated emissions）も存在しており、ＨＣ放射物が信号を構成するものであり、熱起因放射物がノイズに寄与するものである。大きな信号対雑音比（ＳＮＲ）を持つことは、良い観察の達成に重要である。
【０００８】
また、微弱なＨＣ放射物により、露光時間は、観察を複雑にする数百秒もの長い間になる。そのような露光時間を短くする１つの方法は、ＳＮＲを増大させることである。
【０００９】
いくつかの既存のデザインは観察範囲を１．５μｍ（ＩｎＧａＡｓカメラの感度と一致する）に制限し、また、これらの波長で熱雑音がかなり弱いので、そのようなシステムは、動作電圧が８００ｍＶを超える装置でうまく働く。
【００１０】
そのような波長では、パッシブ設計が顕微鏡の公称光路外に由来する熱雑音の軽減に用いられるが、それらの設計はその熱雑音を完全に取り除くこともできないし、光路内に由来する熱雑音を取り除くこともできない。先行技術のシステムにおいて、リレーレンズは対物レンズと検出器の間に取り付けられ、コールドアパーチャはリレーレンズと検出器の間で、リレーレンズによって結像するように対物レンズの開口の結像位置と一致している位置に取り付けられる。この配置により、カメラ本体から放射する迷熱放射が最小化される。読者の参考のためのさらなる情報として、例えば、米国特許第６,８２５,９７８号がある。
【発明の概要】
【００１１】
この発明の概要は、本発明のいくつかの態様および特徴について基本的な理解を得るために盛り込まれる。この発明の概要は本発明の広範の概要ではなく、単独で本発明の重要なまたは本質的な要素を特に特定したり、本発明の範囲を定義することを意図してはいない。後述されるより詳細な実施形態の導入部として、本発明のいくつかのコンセプトを簡略化した形式で示すことがただ一つの目的である。
【００１２】
開示される態様は、プロセス、デザイン、または運用上の課題により、正常に動作しないトランジスタを識別するために、視野内におけるＩＣトランジスタの放射の分光強度を用いることを可能にする。
【００１３】
ここで集積回路ＤＵＴを試験するための方法が記載される。その方法は、光路を画定する光学配置を有するベンチにＤＵＴを配置するステップと、光路にカットオフ波長を超える波長に対して高い遮断能力がある少なくとも一つの光学フィルタを挿入するステップと、ＤＵＴから一つ以上のショートパスフィルタを通過する光子放射物を画像化するステップと、フィルタなしでＤＵＴからの光子放射物を画像化するステップと、特定の欠陥タイプを識別するために、フィルタを挿入して得られる画像とフィルタなしで得られる画像とを比較するステップと、を含んでもよい。選択されるフィルタは、設定波長以上の透過をカットオフするショートパスフィルタとして構成されるか、または、約１１５０ｎｍを中心とする光を通過させ、３００ｎｍの帯域幅を有するバンドパスフィルタとして構成される。フィルタはショートパスフィルタである時、光学センサは、９００ｎｍ以下の透過をカットオフするロングパスフィルタとして構成される。
【００１４】
光学検出器を備える放射試験機のテストベンチにＤＵＴを配置するステップと、ＤＵＴを電気試験機に電気的に接続するステップと、試験パラメータを一定に保ちながら電気試験信号をＤＵＴに与えるステップと、ショートパスフィルタを放射試験機の光路に挿入し、光学検出器からの放射試験信号を収集するステップと、放射試験機の光路からショートパスフィルタを取り外し、光学検出器からの放射試験信号を収集するステップと、ＤＵＴにおける欠陥の回路素子を識別するために、ショートパスフィルタを挿入して得られる放射試験信号とショートパスフィルタなしで得られる放射試験信号とを比較するステップと、を含む半導体装置（ＤＵＴ）の放射試験のための方法が開示される。
【００１５】
光学検出器を備える放射試験機のテストベンチにＤＵＴを配置するステップと、ＤＵＴを電気試験機に電気的に接続するステップと、試験パラメータを一定に保ちながら電気試験信号をＤＵＴに与えるステップと、ショートパスフィルタを放射試験機の光路に挿入し、光学検出器からの放射試験信号を収集するステップと、放射試験機の光路からショートパスフィルタを取り外し、熱フィルタを光路に挿入するステップと、光学検出器からの熱画像信号を収集するステップと、ＤＵＴにおける欠陥の回路素子を識別するために、ショートパスフィルタを挿入して得られる放射試験信号と熱フィルタを挿入して得られる熱画像信号を比較するステップと、を含む半導体装置（ＤＵＴ）の放射試験のためのさらなる方法が開示される。ショートパスフィルタは、２０００ｎｍ以下の光を通過させるように構成されるが、熱フィルタは、２０００ｎｍ以下の波長を有する光を阻害するように構成される。ショートパスフィルタは、約１８５０ｎｍ以上の波長を有する光の透過を抑制するフィルタであってもよい。
【００１６】
ここで、適切なフィルタを光路に挿入することによって、ＶＬＳＩ装置の観察のために最適波長を適応的に選択するカメラの様態も記載される。その波長は、ＳＮＲの最大化、又は高ＳＮＲと高解像度との組み合わせ（短波長への最適化を促す）などの基準に従って最適化される。そのカメラは複数の交換可能な対物レンズ及び複数のコールドアパーチャを有してもよく、コールドアパーチャの位置及びサイズは各対物レンズに応じて調整される必要がある。これは、選択ホイールに複数の開口を設けることによって達成できる。
【００１７】
光路へのフィルタの導入はすでに先行技術に記載されているが、適応性のある方法でＳＮＲの最大化を考慮した光路へのフィルタの導入は記載されていない。ＶＬＳＩ装置からの光信号が非常に微弱であるので、そのようなフィルタは、より多くの光を取り込み、ひいては所要の露光時間を短縮するために、従来から広帯域幅を有する。
【００１８】
開示される態様によれば、一連のショートパスフィルタが用いられ、異なるショートパスフィルタが被調査装置のタイプ及びその装置に適用される電圧によって選ばれる（ショートパス（ＳＰ）フィルタは、目標スペクトルの有効範囲にわたって長波長を減衰させて短波長を透過（通過）させる光干渉フィルタ又は色ガラスフィルタである）。しかしながら、そのために、システムはまず、可能な観察スペクトルにわたってＳＮＲを特徴づける必要がある。開示される実施形態は、長波長のＨＣ放射物を３μｍの有用信号で示す装置の最近のＶＬＳＩ技術の観察を可能にする。
【００１９】
ＨＣ光子放射物がＤＵＴの固有特性に依存するとともに、電圧及び温度のような操作パラメータにも依存するので、最適フィルタの選択は装置によって異なり、前もって決めることは実用ではない可能性がある。
【００２０】
別の実施形態では、光学検出器を備える放射試験機のテストベンチにＤＵＴを配置するステップと、ＤＵＴを電気試験機に電気的に接続するステップと、試験パラメータを一定に保ちながら電気試験信号をＤＵＴに与えるステップと、複数のショートパスフィルタの１つを放射試験機の光路に連続的に挿入し、すべての利用可能なショートパスフィルタが光路に挿入されるまで、光学検出器からの放射試験信号を収集するステップと、放射信号の最も高い信号対雑音比を提供する適切なショートパスフィルタを決定するステップと、適切なショートパスフィルタを光路に挿入するステップと、ＤＵＴに対して放射試験を行うステップと、を含む半導体装置（ＤＵＴ）の放射試験のための方法が提供される。その方法は、電圧Ｖｄｄを変更して異なるショートパスフィルタを選択した後、ＤＵＴの２回目の放射試験を行うことをさらに含んでもよい。
【００２１】
さらなる実施形態では、ＤＵＴのゲートにおける状態変化を誘発できる電気試験機を準備するステップと、光検出器の上にＤＵＴからの放射物を画像化するための光学システムを備える放射試験機を準備するステップと、光学システムの光路に連続的に挿入可能な複数のショートパスフィルタを準備するステップと、上記電気試験機を用いてＤＵＴに刺激を与えるステップと、すべての試験パラメータを一定に保ちながら、上記ＤＵＴからフィルタのそれぞれを通過する光学放射物を連続的に収集するステップと、すべての試験パラメータを一定に保ちながら、上記ＤＵＴからフィルタのそれぞれを通過する光学放射物を連続的に収集するステップと、上記フィルタのそれぞれを通過して収集された光学放射物の信号対雑音比（ＳＮＲ）を測定するステップと、各フィルタを通過して収集された光学放射物の信号対雑音比（ＳＮＲ）を測定するステップと、ＳＮＲを最大化する１つのフィルタを選択するステップと、電気試験機を用いて上記ＤＵＴに刺激を与えるステップと、上記ＤＵＴからその１つのフィルタを通過する光学放射物を収集するステップと、を含む半導体装置（ＤＵＴ）の放射試験のための方法が提供される。
【００２２】
明細書に含まれ、その一部を構成する添付の図面は、発明を実施するための形態とともに発明の実施形態を例示し、本発明の原理を解説し示すためにある。図面は、実施形態の主な特徴を、図式によって例示的に示すことを意図している。また、図面において、実際の実施形態のすべての特徴も、表示される要素の相対的なサイズも提示することを意図せず、図面は正確な縮尺率ではない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、様々なカメラセンサ技術の応答機能を示す。
【図２】図２は、記載されている実施形態にしたがって、複数のフィルタ及び適応制御器を備えるカメラを示す。
【図３】図３は、記載されている実施形態にしたがって、複数の対物レンズ、複数のショートパスフィルタ、及び複数のコールドアパーチャ、着脱可能なリレーレンズを備えるカメラを示す。
【図４】図４は、一実施形態に係るプロセスのフローチャートを示す。
【図５】図５は、一実施形態に係る、波長に対する信号対雑音比のｎ例のグラフを示す。
【図６】図６は、ＳＰ１８００ショートパスフィルタの透過率を示すグラフである。
【図７】図７Ａ〜図７Ｃは、光学画像と熱画像とを比較することによって、欠陥を検出する例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
ここで、様々な欠陥に対して半導体チップ（ＩＣ）を試験するための方法が記載される。試験信号をＩＣに与えたり、試験の間にさまざまなタイプのＩＣの撮像を行ったりする時、試験が行われる。欠陥を識別するために、得られた異なる画像が比較される。撮像システムの光路に様々なフィルタを挿入し、取り外す性能を用いる方法である。フィルタを挿入して撮られる画像とフィルタなしで撮られる画像とを比較することにより、幾つかの欠陥が識別され得ることが発明者によって発見された。光放射画像と熱画像を比較することにより、幾つかの欠陥が識別され得ることも発明者によって発見された。
【００２５】
一例に従って、スイッチトランジスタが光子を放射するように、試験信号がＩＣに与えられる。２０００ｎｍ以下または１６００ｎｍ以下（信号に十分な強度がある場合）の波長を有する光を通過させる放射フィルタ、例えば帯域フィルタは、放射画像を得るために用いられる。これらの画像は基本的に光の「点」から構成される。それぞれの光の「点」は、スイッチトランジスタを示す。それから、放射フィルタが取り外され、熱フィルタが挿入される。熱フィルタは、約１８５０ｎｍ以下または２０００ｎｍ以下の波長を有する光の透過を抑制するフィルタであってもよい。その後、熱画像が得られる。この熱画像は基本的にスイッチトランジスタの光の「点」から構成されるが、光の点は過熱位置、例えば、過熱接触または過熱線を示す。そのため、放射画像と熱画像を比較する時、放射画像で現れない熱画像の「余分」な点は過熱位置を示す。他の実施形態において、バンドパスフィルタを使用するよりはむしろ、１８５０ｎｍ以上または２０００ｎｍ以上の波長の透過をカットオフするショートパスフィルタを使用する。
【００２６】
別の例によれば、装置にバイアスをかけるために、試験信号がＩＣに与えられる。デフォルトでは、装置が順バイアスになってはならない。任意の装置がＤＵＴにおいて順バイアスになる場合、ＤＵＴにおける欠陥があることを指す。この欠陥を検出するために、光路に如何なるフィルタも備えずに第１放射画像が得られる。この画像はノイズが比較的多く、すべての周波数における装置放射を含む。その後、約１１５０ｎｍを波長中心とする光を通過させ、３００ｎｍの帯域幅を有する順バイアスフィルタ、例えばバンドパスフィルタは、フィルタ処理後の放射画像を得るために用いられる。この画像は、フィルタ未処理の画像よりノイズが少なく、基本的に順バイアス装置を示す光の「点」だけで構成されると考えられる。そのため、フィルタ処理後の画像は、光強度における低下を示す時、順バイアスされない装置である、すなわち、通常の動作状態にあることを示す。いくつかの実施形態において、ショートパスフィルタは代わりに用いられ、１３００ｎｍ以上の波長の透過をカットオフする。
【００２７】
開示される実施形態では、適切なショートパスフィルタを光路に挿入することによって、ＶＬＳＩ装置の観察のために最適波長を適応的に選択するカメラの様態がさらに記載される。所定の被試験デバイス（ＤＵＴ）に対する最良の放射画像を得るために、その波長は、ＳＮＲの最大化、又は高ＳＮＲと高解像度との組み合わせ（短波長への最適化を促す）などの基準に従って最適化される。
【００２８】
光路への広帯域フィルタの導入はすでに先行技術に記載されているが、適応性のある方法でＳＮＲの最大化を考慮した光路へのフィルタの導入は記載されていない。ＶＬＳＩ装置からの光信号が非常に微弱であるので、そのようなフィルタは、より多くの光を取り込み、ひいては所要の露光時間を短縮するために、従来から広帯域幅を有する。
【００２９】
逆に、開示される実施形態はショートパスフィルタを使用しており、これは、フィルタを通過する光総量がより少ないにも関わらず、ショートパスフィルタが特定のＤＵＴの放射波長と一致し、電圧が印加されるとき高ＳＮＲは依然としてより短い露光時間を提供することを理由とする。いくつかの実施形態において、システムはまず、可能な観察スペクトルにわたってＳＮＲを特徴づける必要がある。
【００３０】
ＨＣ光子放射物がＤＵＴの固有特性に依存するとともに、電圧及び温度のような操作パラメータにも依存するので、最適フィルタの選択は装置によって変更でき、前もって決めることは実用ではない可能性がある。
【００３１】
ここで、適切なフィルタを光路に挿入することによって、ＶＬＳＩ装置の観察のために最適帯域幅を適応的に選択する顕微鏡の様態が記載される。この方法は、各特定のＤＵＴから各特定の印加電圧、例えばＶｄｄで最良の放射画像を得るために、最良のショートパスフィルタを確定するステップを含む。
【００３２】
本発明の態様は、実施形態が図２に示されるカメラを備える放射顕微鏡を利用する、ＤＵＴの放射顕微鏡法のための方法を包含する。そのカメラは、サーマル筐体［２２］内に位置して、制御器［２３］に接続される電子検出器配列［２１］を含む。また、サーマル筐体には、コールドアパーチャ[２４］、複数のショートパスフィルタ［２５ａ，２５ｂ・・・］を備えるフィルタ選択ホイール［２５］が取り付けられる。残りの光路は、リレーレンズ［２６］及び対物レンズ［２７］を含む。また、フィルタ選択ホイール［２５］には、制御器が接続されている。例えば、自動試験装置（ＡＴＥ：ＡｕｔｏｍａｔｅｄＴｅｓｔｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）などの試験機［２８］は、ＤＵＴ［２９］を動作させて状態を変化させるようにＤＵＴ［２９］に刺激信号を与えるために用いられる。ＡＴＥ刺激信号は、所定の電圧Ｖｄｄにおける信号を含む。異なる電圧により放射物は異なる波長になるので、フィルタホイールは放射物に応じて最良のショートパスフィルタを選択するために用いられる。
【００３３】
本実施形態におけるカメラには、近赤外及び中赤外ＩＲスペクトルにわたって好適な（均一かつ広い）応答を有する水銀カドミウムテルル（ＭＣＴ：ＭｅｒｃｕｒｙＣａｄｍｉｕｍ Ｔｅｌｌｕｒｉｄｅ，ＨｇＣｄＴｅ）検出器配列が用いられるが、他の種類の検出器（例えば、ＩｎＧａＡｓ、拡張したＩｎＧａＡｓ又はＩｎＳｂ）も使用され得る。いくつかの実施形態において、検出器は、約９００ｎｍ以下の波長のいかなる透過もカットオフすることでロングパスフィルタとして用いられる。そのため、１３００ｎｍのような波長で透過をカットオフするショートパスフィルタを含むことによって、システムは、実質的に、約１１５０ｎｍを中心とするように、９００ｎｍから１３００ｎｍまでの波長であるバンドパスフィルタになる。
【００３４】
ここで記載される本発明の様態では、動作時に、制御器が２つのモードのいずれかで動作する。
【００３５】
＜「キャラクタリゼーション」又はキャリブレーションモード＞
このモードにおいて、制御器はＤＵＴからの強い放射物を生じる試験信号を生成するために試験機を利用する。それから、制御器は検出器配列からの複数の測定結果（統計ベース測定結果を作るのに十分である）を集めて、ＤＵＴが作動中と非作動中の両方であるときの時間を比較して、システムのノイズフロアレベルを求める。そのレベルを求める際に、制御器は複数の画素から測定結果を集めて比較することができる。制御器は、異なるショートパスフィルタが使用される間に、このプロセスを繰り返すので、各フィルタのためにＳＮＲを表にして最適フィルタを選択することができる。
【００３６】
＜「オブザベーション」又はテストモード＞
このモードにおいて、制御器は、最適フィルタに切り替え、ＤＵＴを観察するために試験機を使用して実際の試験ベクトルを実行する。
【００３７】
いくつかの実施形態において、対物レンズ［２７］は、屈折率がＤＵＴの基板の屈折率と一致する平坦な前面を有するので、ＤＵＴと接触して使用可能であり、カメラのアパーチャ数を増加させる。このようなレンズは、固浸レンズ（ＳＩＬ）と呼ばれ、標準的な集束性対物レンズとともに動作することができる。
【００３８】
いくつかの実施形態において、カメラは、典型的に、回転ターレットに取り付けられる複数の交換可能な対物レンズを特徴とする。対物レンズの１つは、性質上より大径でより大きなリレーレンズを必要とするマクロレンズであってもよい。そのような状況において、マクロレンズを使用するときにリレーレンズ構成を使用しないことが有利となるので、リレーレンズは、それを光路から取り外すことを可能にする取り付け具に設置される。
【００３９】
図３は本発明の実施形態を示す。検出器［３２］及びショートパスフィルタセレクタ［３０］は先の実施形態と同様である。ターレット［３４］には、複数の対物レンズ［３４ａ，３４ｂ，３４ｃ］が載置されている。それらのうちの１つのレンズ［３４ａ］はマクロレンズであり、マイクロレンズである他のレンズより大きい。リレーレンズ［３３］は、それを光路外の位置［３３ａ］に移動させることを可能にするピボット又はスライドに取り付けられ、マクロレンズ［３４a］を使用するときに位置［３３ａ］に移動する。アパーチャホイール［３１］は異なるサイズの複数のコールドアパーチャ［３１ａ］を含み、各コールドアパーチャ［３１ａ］は対物レンズの１つに対応する。光軸［３５］は水平破線によって示される。フィルタセレクタ［３０］及びアパーチャホイール［３１］を異なる位置に回転させ、フィルタとアパーチャの複数の組み合わせを提供する。一実施形態において、図２に示されるホイール［２５］のようなシングルホイールでそれらの全ての複数の組み合わせが提供される。つまり、この場合、ホイール［２５］は、ホイール［３１］の位置数とホイール［３０］の位置数との積と等しい複数の位置を有する。その結果、各位置［２５ａ，２５ｂ・・・］は、フィルタとコールドアパーチャとの組み合わせであるので、アパーチャ[２４］が取り除かれる。
【００４０】
ＤＵＴ３９（または、ウエハ上のダイ）は、ベンチ３６に配置される。ベンチ３６は、試験中にＤＵＴを一定の温度に保持するために、温度制御機構を含んでもよい。そのような機構として、例えば、熱電冷却器（ＴＥＣ）、噴霧冷却器などが挙げられる。ＤＵＴは試験機３８（例えば、ＡＴＥ）から、電圧Ｖｄｄを含む試験信号（ベクトル）を受信する。試験機ＡＴＥは標準試験装置であってもよく、放射検知システムの一部ではない。制御器３７は、放射試験機の動作を制御するように構成されている。制御器３７は、ショートパスフィルタセレクタ３０、及び光学検出器３２からの放射信号の収集を操作するようにプログラムされてもよい。
【００４１】
図４は一実施形態に係るプロセスのフローチャートを示す。ステップ４０において、利用可能な対物レンズから対物レンズが選択される。一実施形態において、このステップは、ＳＩＬをＤＵＴに載置して所望の区域から放射物を収集することを含む。また、いくつかの実施形態において、このステップは、対応するコールドフィルタの選択も含む。ステップ４１において、複数のショートパスフィルタにおける第１フィルタを選択する。一実施形態において、各ショートパスフィルタは異なる波長でカットオフ周波数を有し、約１２００ｎｍ〜約２２００ｎｍの波長のカバレージを可能にする。各ショートパスフィルタは、そのカットオフ以上のいかなる透過を実質的に除去する上限カットオフ波長を有するため、選択したカットオフ周波数以上のノイズの発生を回避するが、示されるカットオフ波長以下の波長を有する光は許容される。代替的な実施形態において、ショートパスフィルタの代わりに狭帯域フィルタを用いてもよく、その場合、各狭帯域フィルタが約１００ｎｍの帯域幅を有し、利用可能なフィルタは約１２００ｎｍ〜約２２００ｎｍの波長における周波数をカバーするように配置する。しかし、ショートパスフィルタがバンドパスフィルタより多くの信号を通過させることを可能にするので、ショートパスフィルタを使用することが好ましい。また、サーマルバックグランド放射物及びその関連ノイズが波長とともに増加するので、バンドパスフィルタの代わりにショートパスフィルタを使用することは、より高い信号レベルをカットオフより低い波長で通過させることを可能にすると同時に、これらの悪影響を効果的に遮断する。
【００４２】
一実施形態によれば、４つのショートパスフィルタが用いられる。一例では、使用されるショートパスフィルタは、ＳＰ１５５０（ＩｎＧａＡｓカメラを模擬するために用いられる。すなわち、標準ＩｎＧａＡｓセンサが検出できないが、ＨｇＣｄＴｅ又は拡張したＩｎＧａＡｓのような他の任意の検出器が検出できる長波長を遮断する）、ＳＰ１８００、ＳＰ１９００、及びＳＰ２０００である。各ショートパスフィルタは、特定のカットオフより低い波長を有する光を透過するが、特定のカットオフより高い波長を有する光の透過を阻害する。例えば、図６に示すように、ＳＰ１８００は１８００ｎｍより低いすべてのものを透過するが、１８００ｎｍより高いすべてのものを阻害する。検出器自体が９００ｎｍ以上の光のみを吸収するので、ＳＰ１８００を例とする場合、システムは９００ｎｍ〜１８００ｎｍの光を効果的に捕捉する。
【００４３】
ステップ４２において、すべてのパラメータを一定に保ちながら試験ベクトルをＤＵＴに与える。重要なことは、ステップ４３で放射信号を収集、記憶しながら、ＤＵＴの温度及び電圧Ｖｄｄを一定に保つべきである。その後、ステップ４４において、より多くのテスト用フィルタがあるか否かを確定し、そして、より多くのテスト用フィルタがあれば、プロセスは次のフィルタを選択するステップ４１に戻る。その後、同じ試験ベクトルをＤＵＴに与え、すべてのパラメータを一定に保ちながら、別の一連の放射信号を収集、記憶する。ステップ４４ですべてのフィルタがテスト済みであると確定された場合、プロセスはステップ４５に進み、ＤＵＴの実際の放射試験のために用いられる最良のフィルタを確定する。一実施形態によれば、このステップにおいて、検出された放射物及びノイズは、使用されるフィルタのそれぞれに対して定量化される。１つの特定の実施形態において、この定量化は、波長に対して信号対雑音比をプロットすることによって行われる。そのようなプロットの例は、図５に示される。図５の例では、すべての利用可能なフィルタ及び異なるＶｄｄに対して、上に概説された試験を繰り返す（一連の試験のそれぞれは一定に保たれるＶｄｄを有する）。破線は、Ｖｄｄが降下するときに最良のＳＮＲの最適なフィルタがより長い波長にシフトすることを示す。その後、実際の放射試験のために、放射試験で使用する最良のＳＮＲ及び電圧Ｖｄｄによって、使用されるフィルタを確定する。図５の例では、長波長フィルタは低いＶｄｄのために使用され得るが、短波長フィルタは高いＶｄｄのために使用され得ることが示される。一方、異なる装置による他の試験によって、そのような挙動は典型的ではないことが示され、試験装置がｍＶ範囲、すなわち、１ボルトより低い範囲で動作する場合、その挙動は逆になり、すなわち、低いＶｄｄが長波長における放射物を引き起こすので、最良のＳＮＲのための長波長フィルタを必要とする。したがって、この試験は、試験される新たなデバイスのそれぞれに対して行われる必要がある。標準放射試験は、その後ステップ４６で、適切に選択したショートパスフィルタを用いて行われる。
【００４４】
開示される実施形態によれば、実験が行われ、二つの異なる電気試験条件下で被試験デバイスが刺激される。対物レンズは、その条件の１つがトランジスタを順バイアスモードで動作させるか否かを見付け出す。本実施形態において、バンドパスフィルタが光路に加えられ、そのフィルタは約１１５０ｎｍを中心とする光を通過させ、３００ｎｍの帯域幅を有するか、又は、１１５０ｎｍ、１２００ｎｍまたは１５５０ｎｍ以下の波長を有する光を通過させるショートパスフィルタを備える。大きい帯域幅は、不要信号をもたらすようになるため、解像度を低下させ、また、狭帯域幅は感度を低下させる。最良の結果を得るために、フィルタは液体窒素で冷却される。
【００４５】
一実施形態によれば、システムは、ＤＵＴ内に不良素子を識別するために用いられる。具体的に、試験方法は、電子とホールの再結合により順バイアス状態にある素子を識別するために開発された。ＤＵＴは、制御された試験条件下でバイアスされ、また、試験方法は、印加バイアス状態による順バイアスを帯びたトランジスタを識別するために開発された。順バイアスは欠陥を示す。二つの画像は捕捉され、一つの画像は、光路に約１１５０ｎｍを中心とするバンドパスフィルタを挿入して捕捉され、また、もう一つの画像は、フィルタが取り外されて捕捉される。結果は、光路にフィルタを用いる所定のブロックの放射強度（１２５０５カウント数）は、光路にフィルタを用いない所定のブロックの放射強度（１５３８８カウント数）と同じであることを示す。強度の僅かな低下は、単にフィルタの透過率の関数である。フィルタを用いても用いなくてもブロック内の強度は同じであるので、フィルタはこのタイプの放射物に影響を及ぼさないことが結論付けられる。全ての放射物はフィルタの内部にある。フィルタは約１１５０ｎｍのバンドパスフィルタであり、トランジスタは順バイアスモードにおいて、約１１５０ｎｍの波長で放射するので、その後、そのブロック内のトランジスタは順バイアスモードにおけることが結論付けられ得る。
【００４６】
その後、試験は異なる試験条件を用いて繰り返される。この場合も、二つの画像が捕捉され、一つの画像は、光路におけるフィルタを挿入して捕捉され、また、もう一つの画像は、フィルタが取り外されて捕捉される。これらの異なる試験条件下において、フィルタが光路にある時に同じブロックにおける強度が顕著に低下する。放射の大部分はフィルタの分光範囲外にあり、すなわち、放射の大部分は順バイアスによって生成される光の波長にないことを指す。そのため、そのブロックにおけるトランジスタは、順バイアスモードではなく、ホットキャリア放射によって、駆動され得るとみなされる。
【００４７】
前記プロセスから第一試験条件は、トランジスタを異常な順バイアスモードで動作させるということが結論付けられる。つまり、デザイン、プロセスまたは試験プログラムの課題を有する。このプロセスは、バンドパスフィルタ有りなしで得られる二つの画像を比較することによって、ＤＵＴ内の順バイアス素子を分離することができることを示す。上記した通り、バンドパスフィルタの代わりに１３００ｎｍのショートパスフィルタのようなショートパスフィルタに置き換えることができるため、システムは、実質的に、９００ｎｍ（検出器のカットオフ波長）から１３００ｎｍまでの波長であり、約１１５０ｎｍを中心とするバンドパスフィルタになる。
【００４８】
別の方法は、ＤＵＴ内に欠陥を識別するために開発される。具体的に、上記した通り、長波長における信号、例えば、１８５０ｎｍ以上は、熱放射のためノイズが多い。したがって、従来から当業者はこれらの波長で集光を制限しようとする。しかし、この実施形態はこの状況を利用する。具体的に、試験ベクトルをＤＵＴに与える。それから、放射画像を、光路にいずれのフィルタもなしで得るか、またはショートパスフィルタ、例えば１８５０ｎｍ又は２０００ｎｍのカットオフ波長を有するショートパスフィルタを挿入して得る。その後、同じ試験信号を与えながら、今回はロングパスフィルタ、例えば１８５０ｎｍ又は２０００ｎｍ以下のあらゆる信号を阻害するフィルタを挿入し、他の画像を撮る。つまり、第二画像は熱放射を含み、したがって、この開示において第二画像は熱画像と称される。その後、異なる部分を識別するために放射画像と熱画像を比較する。
【００４９】
上記方法の結果の例は、図７Ａ〜７Ｃに示される。図７Ａは、ＤＵＴにおける所望の区域の放射画像である。六つの放射位置を指す。これらは、図７Ｃの回路に示されるノードに対応する。逆に、図７Ｂに示される熱画像において、追加光が現れる。この光は、図７Ｃに示すように、回路における欠陥から生じる熱放射に対応する。
【００５０】
本発明は、限定的というより例証的であることを意図した、特定の実施例に関連して記載されている。ハードウェア、ソフトウェアおよびファームウェアの多様な組合せが本発明の適用に適するということを当業者は理解するであろう。さらに、本明細書の検証および本明細書に記載される発明の適用から、本発明の他の適用は、当業者にとって明らかである。後述の特許請求の範囲によって示される本発明の正確な範囲と意思をもって、本明細書および実施例は、例示のみとしてみなされることを意図している。
【図１】
2017073548.tif 000003
【図２】
2017073548.tif 000004
【図３】
2017073548.tif 000005
【図４】
2017073548.tif 000006
【図５】
2017073548.tif 000007
【図６】
2017073548.tif 000008
【図７】
2017073548.tif 000009
【外国語明細書】
2017073548000001.pdf
2017073548000002.pdf
2017073548000003.pdf
2017073548000004.pdf