(57)【要約】【課題】半導体デバイスのテスト条件が正しく設定されているかをリアルタイムに判断する。【解決手段】半導体検査装置５０には、制御装置１、評価装置２、インターフェース４、レーザ発生部５、偏光装置６、対物レンズ７、カメラステージ８、画像メモリ９、及び表示装置１０が設けられる。半導体検査装置５０は、半導体デバイス（ＤＵＴ）３にレーザ光を照射し、ＤＬＳ法を用いて半導体デバイス（ＤＵＴ）３の故障箇所の特定を行う。半導体デバイス（ＤＵＴ）３の故障解析では、ユーザの指定期間内で半導体デバイス（ＤＵＴ）３のパス信号或いはフェイル信号が何回入力されたかをカウントし、テスト開始信号Ｓｔｓ或いはテスト終了信号Ｓｔｅのカウント数に対する半導体デバイス（ＤＵＴ）３のパス率或いはフェイル率として表示する。【選択図】図１
2009115764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被テストデバイスにレーザ光を照射して、照射された被テストデバイスの特定箇所を過熱し、或いは光励起電流を発生させるレーザ照射手段と、
前記被テストデバイスの動作試験を行う評価装置と、
前記被テストデバイスの動作試験結果を前記レーザ光の照射箇所と対応付けて表示する表示装置と、
前記被テストデバイスの故障箇所を特定するときに、前記被テストデバイスのパス率或いはフェイル率を前記表示装置に表示させ、前記被テストデバイスのテスト条件が適切に設定されているかが判断され、正しく設定されていないと判断された場合に適切なテスト条件に変更する指示を行う制御装置と、
を具備することを特徴とする半導体検査装置。
【請求項２】
前記被テストデバイスのパス率或いはフェイル率を表示する時点までに、ユーザの指定した画素数分だけ前記レーザ光を走査した期間に試験結果として得られるパス或いはフェイル数を画素数に対するパス率或いはフェイル率とし、前記レーザ光が新たな画素に移動する毎に更新し、更新された情報を表示することを特徴とする請求項１に記載の半導体検査装置。
【請求項３】
被テストデバイスに荷電ビームを照射して、照射された被テストデバイスの特定箇所を過熱し、或いは励起電流を発生させる荷電ビーム照射手段と、
前記被テストデバイスの動作試験を行う評価装置と、
前記被テストデバイスの動作試験結果を前記荷電ビームの照射箇所と対応付けて表示する表示装置と、
前記被テストデバイスの故障箇所を特定するときに、前記被テストデバイスのパス率或いはフェイル率を前記表示装置に表示させ、前記被テストデバイスのテスト条件が適切に設定されているかが判断され、正しく設定されていないと判断された場合に適切なテスト条件に変更する指示を行う制御装置と、
を具備することを特徴とする半導体検査装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記評価装置から出力される前記被テストデバイスの試験結果とテスト開始信号或いはテスト終了信号が入力され、前記テスト開始信号或いはテスト終了信号に基づいて、試験を行う毎にユーザが指定する回数の試験に対するパス率或いはフェイル率を更新して前記表示装置に表示させることを特徴とする請求項１又は３に記載の半導体検査装置。
【請求項５】
被テストデバイスにレーザ光を照射し、照射された被テストデバイスの特定箇所を過熱し、或いは光励起電流を発生させながら前記被テストデバイスの動作試験を行い、前記被テストデバイスの試験結果を前記レーザ光の照射箇所と関連付けて表示する半導体検査装置を用いた半導体検査方法であって、
ユーザが指定した区間内にパス信号或いはフェイル信号が何回入力されたかをカウントし、テスト開始信号或いはテスト終了信号のカウント数に対するパス信号或いはフェイル信号を所定時刻ｎ（ただし  ｎは正の整数）でのパス率或いはフェイル率として表示するステップと、
次のパス信号或いはフェイル信号が検出されると、テスト開始信号或いはテスト終了信号のカウント数に対するパス信号或いはフェイル信号を所定時刻（ｎ＋１）でのパス率或いはフェイル率として表示するステップと、
を具備することを特徴とする半導体検査装置を用いた半導体検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光や荷電ビームなどを用いた半導体検査装置及びそれを用いた半導体検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の微細化、低消費電力化の進展に伴い、半導体集積回路（ＬＳＩ）は高集積度化されている。高集積度化された論理回路や順序回路などを含むシステムＬＳＩやＳｏＣ（System  on  a  chip）では、回路内部のタイミングや電源電圧に依存するマージン不良などの故障箇所の特定が非常に重要となる。この故障箇所の特定には、レーザ光を用いたＤＬＳ（Dynamic  Laser  Stimulation）法、ＳＤＬ（Soft  Defect  Localization）法、或いはＬＡＤＡ（Laser  Assisted  Device  Alteration）法と呼称される解析手法が注目され、多用される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１などに記載される解析手法では、テスタなどの評価装置で半導体集積回路の良否判定を行いながら、ＬＳＭ（Laser  Scanning  Microscope）などを用いてレーザ照射箇所に応じて得られる良否判定値を画像信号として二次元画像にマッピングしている。そして、レーザ照射により半導体集積回路の状態が変化した箇所を表示し、例えばシュム−プロットに基づいた２つのテスト条件を変化させたテストにより故障箇所の特定を行っている。
【０００４】
ところが、シュム−プロットなどを用いて故障箇所の特定を行う場合、実際のＤＬＳ手法による観測結果からテスト条件の再調整が必要となる、或いは観測までの条件設定に時間を要するという問題点がある。また、一旦テスト条件などを設定できた場合でも半導体集積回路のレーザ照射された箇所の発熱等の影響により、観測中に不安定な領域が変動するので観測後にテスト条件を再設定し、再度観測が必要となるという問題点がある。ＤＬＳ手法の代わりに、電子ビームやイオンビームなどの荷電ビームを半導体集積回路に照射して、半導体集積回路の故障解析を行う場合でも同様な問題点がある。
【特許文献１】米国特許第６９６７４９１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、半導体デバイスのテスト条件が正しく設定されているかをリアルタイムに判断することができる半導体検査装置及びそれを用いた半導体検査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の半導体検査装置は、被テストデバイスにレーザ光を照射して、照射された被テストデバイスの特定箇所を過熱し、或いは光励起電流を発生させるレーザ照射手段と、前記被テストデバイスの動作試験を行う評価装置と、前記被テストデバイスの動作試験結果を前記レーザ光の照射箇所と対応付けて表示する表示装置と、前記被テストデバイスの故障箇所を特定するときに、前記被テストデバイスのパス率或いはフェイル率を前記表示装置に表示させ、前記被テストデバイスのテスト条件が適切に設定されているかが判断され、正しく設定されていないと判断された場合に適切なテスト条件に変更する指示を行う制御装置とを具備することを特徴とする。
【０００７】
更に、本発明の一態様の半導体検査装置を用いた半導体検査方法は、被テストデバイスにレーザ光を照射し、照射された被テストデバイスの特定箇所を過熱し、或いは光励起電流を発生させながら前記被テストデバイスの動作試験を行い、前記被テストデバイスの試験結果を前記レーザ光の照射箇所と関連付けて表示する半導体検査装置を用いた半導体検査方法であって、ユーザが指定した区間内にパス信号或いはフェイル信号が何回入力されたかをカウントし、テスト開始信号或いはテスト終了信号のカウント数に対するパス信号或いはフェイル信号を所定時刻ｎ（ただし  ｎは正の整数）でのパス率或いはフェイル率として表示するステップと、次のパス信号或いはフェイル信号が検出されると、テスト開始信号或いはテスト終了信号のカウント数に対するパス信号或いはフェイル信号を所定時刻（ｎ＋１）でのパス率或いはフェイル率として表示するステップとを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、半導体デバイスのテスト条件が正しく設定されているかをリアルタイムに判断することができる半導体検査装置及びそれを用いた半導体検査方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、本発明の実施例１に係る半導体検査装置及びそれを用いた半導体検査方法について、図面を参照して説明する。図１は半導体検査装置を示す概略構成図、図２は半導体デバイスへのレーザ照射を示す模式断面図、図３は半導体デバイスの電源電圧に対する動作周波数のパス・フェイルを示すシュム−プロット図、図４は図３の領域Aにおける半導体デバイスの電源電圧に対する動作周波数のパス・フェイルを示す拡大されたシュム−プロット図である。本実施例では、レーザ照射された半導体デバイスのテスト条件が正しく設定されているかをリアルタイムに判断している。
【００１１】
図１に示すように、半導体検査装置５０には、制御装置１、評価装置２、インターフェース４、レーザ発生部５、偏光装置６、対物レンズ７、カメラステージ８、画像メモリ９、及び表示装置１０が設けられる。半導体検査装置５０は、半導体デバイス（ＤＵＴ）３にレーザ光を照射し、ＤＬＳ（Dynamic  Laser  Stimulation）法、ＳＤＬ（Soft  Defect  Localization）法、或いはＬＡＤＡ（Laser  Assisted  Device  Alteration）法と呼称される解析手法を用いて半導体デバイス（ＤＵＴ）３の故障箇所の特定を行う。半導体検査装置５０は、半導体デバイス（ＤＵＴ）３を観測するＬＳＭ（Laser  Scanning  Microscope）機能を有している。ここで、ＤＵＴ（Device  under  Test）は、ＤＬＳ法を用いて半導体検査装置５０でテスト及び解析される被テストデバイスのことをいう。
【００１２】
ここで、ＤＬＳ法では、細く収束させたレーザ光を半導体デバイス（ＤＵＴ）３に照射し、局所的な加熱、光励起電流、或いは局所的な半導体デバイス（ＤＵＴ）の動作変化などにより、故障解析を行う。この故障解析では、例えば動作マージン不足のトランジスタの特定、配線の断線或いはショート箇所の特定、ビア或いはコンタクトの高抵抗箇所の特定などを行うことができる。
【００１３】
ここでは、半導体デバイス（ＤＵＴ）３には、システムＬＳＩ或いはＳｏＣ（System  on  a  Chip）などの高集積化され、多層配線化された半導体集積回路を用いている。なお、半導体デバイス（ＤＵＴ）３を固定して上下左右に移動させるステージや半導体デバイス（ＤＵＴ）３の位置を検出する位置検出機能などについては、図示及び説明を省略する。
【００１４】
制御装置１は、半導体検査装置５０の全体を統括制御し、制御信号Ｓ１乃至５を生成する。制御装置１は、レーザ走査の開始、レーザビームのブランク、一画素あたりの滞在時間等のレーザ走査の制御を行い、半導体デバイス（ＤＵＴ）３に対してテスト信号の入力時間に対するレーザ走査時間の調整などを行う。制御装置１は、評価装置２からパス／フェイル信号Ｓｐｆ、テスト開始信号Ｓｔｓ、テスト終了信号Ｓｔｅなどが入力され、この情報に基づいて半導体デバイス（ＤＵＴ）３のパス／フェイル状態を輝度の違いとして表示装置１０に表示したり、ＬＳＭを用いて観測された半導体デバイス（ＤＵＴ）３の画像情報を画像メモリ９に記憶させたり、予め画像メモリ９に記憶された半導体デバイス（ＤＵＴ）３の画像情報を読み出したりする。また、読み出された半導体デバイス（ＤＵＴ）３の画像情報を表示装置１０に表示させたりする。
【００１５】
インターフェース４は、制御信号Ｓ２に基づいて、評価装置２から出力される電源電圧、入力信号Ｓｉｎ１、Ｓｉｎ２、・・・、図示しないクロック信号などが入力され、半導体デバイス（ＤＵＴ）３のテストに必要な項目を半導体デバイス（ＤＵＴ）３に出力し、半導体デバイス（ＤＵＴ）３のテスト結果情報が入力されて出力信号Ｓｏｕｔ１、Ｓｏｕｔ２などを出力する。
【００１６】
評価装置２は、制御信号Ｓ１に基づいて動作し、半導体デバイス（ＤＵＴ）３の動作試験を行う。評価装置２は、インターフェース４に電源電圧、入力信号Ｓｉｎ１、Ｓｉｎ２、・・・、図示しないクロック信号などを出力し、インターフェース４から出力信号Ｓｏｕｔ１、Ｓｏｕｔ２などが入力され、半導体デバイス（ＤＵＴ）３の良否判定を行う。また、パス／フェイル信号Ｓｐｆ、テスト開始信号Ｓｔｓ、テスト終了信号Ｓｔｅを制御装置１に出力する。ここでは、評価装置２にテスタ用いているが、テスタの代わりに出力信号の動作遅延や動作周波数などを測定評価する波形評価装置と良否判定装置を別々に設けてもよい。
【００１７】
レーザ発生部５は、カメラステージ８に固定され、図示しないレーザ発振制御ユニット、レーザ発振器、ビームフォーマなどが設けられ、制御信号Ｓ３に基づいてレーザ光を発生する。
【００１８】
偏光装置６は、カメラステージ８に固定され、レーザ発生部５から発生されたレーザ光が入力され、制御信号Ｓ４に基づいて、カメラステージ８に固定された対物レンズ７で収束されるレーザ光を偏光し、半導体デバイス（ＤＵＴ）３にスキャンしながらレーザ照射する。半導体デバイス（ＤＵＴ）３から反射してきた反射光は、半導体デバイス（ＤＵＴ）３の表面及び内部を観測する図示しないＬＳＭに入力され、その情報が画像メモリ９に格納され、表示装置１０に表示される。レーザ発生部５、偏光装置６、及び対物レンズ７は、半導体デバイス（ＤＵＴ）３にレーザ光を照射するレーザ照射手段として機能する。
【００１９】
半導体検査装置５０では、評価装置１からパス／フェイル信号Ｓｐｆ、テスト開始信号Ｓｔｓ、及びテスト終了信号Ｓｔｅが得られる場合、制御装置１はテスト開始信号Ｓｔｓ及びテスト終了信号Ｓｔｅ、或いはいずれかの信号をカウントすることによりテスト回数を算出し、パス／フェイル信号Ｓｐｆをカウントすることによりパス／フェイルの回数を算出する。また、テスト回数に対するパス／フェイル回数からテストに対するパス／フェイル率を表示装置１０にリアルタイムに表示する。
【００２０】
図２に示すように、半導体デバイス（ＤＵＴ）３では、ゲート絶縁膜、ゲート電極、ソース或いはドレインとなる拡散層から構成されるＭＯＳトランジスタがシリコン基板上に多数形成される。多層配線を構成する配線層は、層間絶縁膜で層間分離され、コンタクト或いはビアを介してＭＯＳトランジスタと接続される。
【００２１】
配線層がシリコン基板上に、例えば５層以上設けられるシリコン基板上に形成されたシステムＬＳＩやＳｏＣである半導体デバイス（ＤＵＴ）３の故障解析では、半導体デバイス（ＤＵＴ）３の故障箇所を特定するために集光されたレーザ光をロスなく特定したコンタクトやビアを含むＭＯＳトランジスタ領域に照射させる必要がある。このため、シリコン基板上に形成された多層配線（特に膜厚の厚い上層配線）の影響を考慮して、レーザ光を裏面から特定のコンタクトやビアを含むＭＯＳトランジスタ領域に照射している。また、半導体デバイス（ＤＵＴ）３を観測するＬＳＭにおいても、半導体デバイス（ＤＵＴ）３が、例えば５層以上設けられるシリコン基板上に形成されたシステムＬＳＩやＳｏＣの場合、観測用としてのレーザ光を裏面から照射するのが好ましい。
【００２２】
半導体デバイス（ＤＵＴ）３がシステムＬＳＩやＳｏＣの場合、レーザ光が減衰しないようにシリコン基板厚を、例えば１００μｍ以下にするのが好ましい。また、ＭＯＳトランジスタの活性領域を部分的に暖めたり、電子・ホール対を発生させたり（光励起電流の発生）、特定のコンタクトやビアを含むＭＯＳトランジスタ領域以外に影響を与えないようにするためにレーザ光を選定する必要がある。ここでは、レーザ光の条件を、例えばレーザ波長を１０６４ｎｍ（ＹＡＧ）とし、連続波（ＣＷ；Continuous  Wave）を用いているが、ＣＷの代わりに所定のパルス幅を有するレーザ光を用いてもよい。なお、配線層の数の少ないＩＣ、ＬＳＩやディスクリートデバイスなどの場合、レーザ光の照射は表面或いは裏面のどちらでもよい。
【００２３】
図３に示すように、ＤＬＳ法を用いて半導体デバイス（ＤＵＴ）３の故障箇所の解析及び特定を行う場合、シュム−プロットと呼ばれる、２つのテスト条件を変化させたテストを行い、ＤＬＳ法で観測する条件を決めながら半導体デバイス（ＤＵＴ）３の故障箇所の解析及び特定を行う。ここでは、シュム−プロット図の横軸のパラメータを電源電圧、縦軸のパラメータを動作周波数とし、動作周波数が所定の規格を満足するか否かを評価装置２でパス或いはフェイルと判定している。ここでは、２つのテスト条件を電源電圧と動作周波数としているが、電源電圧と消費電流、電源電圧と動作遅延、或いは入力振幅と出力振幅など半導体デバイス（ＤＵＴ）３にとって重要な特性項目を適宜選択するのが好ましい。
【００２４】
図４に示すように、半導体デバイス（ＤＵＴ）３の特定なＭＯＳトランジスタ領域にレーザ照射を行うと、例えば、このＭＯＳトランジスタ領域の温度が周囲よりも上昇したり、或いは過剰な電子・ホール対が発生したりする。このため、ＤＬＳ手法では、レーザ照射することにより、パス或いはフェイルとなる不安定な領域を移動させることが可能となる（図中では、“レーザ照射で変化する領域”と示す）。
【００２５】
次に、半導体デバイスの検査方法について、図５及び図６を参照して説明する。図５はテスト開始信号とパス信号から半導体デバイスのパス率算出を示す模式図、図６は半導体デバイスのパス或いはフェイル率のリアルタイムモニタを示す模式図である。
【００２６】
図５に示すように、半導体検査装置５０を用いた半導体検査方法では、まず、制御装置１がユーザの指定した区間（テスト開始信号Ｓｔｓのカウント数で、例えば、図４に示す領域Ａ）内にパス信号Ｓｐが何回入力されたかをカウントし、テスト開始信号Ｓｔｓのカウント数に対するパス信号Ｓｐを時刻（ｎ）のパス率として表示する（ユーザ指定期間（I））。
【００２７】
次に、新たなテスト開始信号Ｓｔｓが検出されると、制御装置１がテスト開始信号Ｓｔｓのカウント数に対するパス信号Ｓｐを時刻（ｎ＋１）のパス率として表示する（ユーザ指定期間（II））。
【００２８】
続いて、新たにテスト開始信号Ｓｔｓが検出される毎に、パス率を算出する期間を変えながらリアルタイムにパス率を表示する。
【００２９】
ここで、パス信号Ｓｐの代わりにフェイル信号を用いた場合も同様であり、ただ表示される値がフェイル率となるだけである。また、テスト開始信号Ｓｔｓの代わりにテスト終了信号Ｓｔｅを用いた場合でも同様の結果を取得できる。テスト開始信号Ｓｔｓやテスト終了信号Ｓｔｅをカウントするのは、テストを実施した回数をカウントするためであるが、テスト開始信号Ｓｔｓやテスト終了信号Ｓｔｅを使用できない場合、ラスター数や画素数を用いてもよい。その場合でも上述した方法と同様に、ユーザが指定したラスター数や画素数分だけ現在の時刻から遡った区間でパス或いはフェイル数をカウントし、新たなラスター或いは画素に移動した時点でパス或いはフェイル数をカウントする区間を移動させてパス或いはフェイル率を常時算出して表示すればよい。
【００３０】
図６に示すように、半導体デバイス（ＤＵＴ）３のパス率或いはフェイル率のリアルタイムモニタでは、テスト条件が正しく設定されている場合（実線表示）、レーザ照射がされていない領域（I）ではパス率或いはフェイル率が略一定に保たれている。レーザ照射され、ＤＬＳ反応がある領域（II）では、レーザ照射の影響によりパス率或いはフェイル率がケース１或いはケース２のように変化する。ここで、ケース１とは、例えば、レーザ照射により半導体デバイス（ＤＵＴ）３が局所的に昇温され、半導体デバイス（ＤＵＴ）３の遅延や信号波形等のフェイル率が変化する場合である。ケース２とは、例えば、レーザ照射により半導体デバイス（ＤＵＴ）３が局所的に昇温され、半導体デバイス（ＤＵＴ）３の動作周波数等のパス率が変化する場合である（本実施例の場合）。レーザ照射が終了した領域（III）では、領域（I）と同様にパス率或いはフェイル率が略一定に保たれている。
【００３１】
一方、テスト条件が正しく設定されていない場合（破線表示）、時間の経過と共に、レーザ照射がされていない領域（I）、レーザ照射され、ＤＬＳ反応がある領域（II）、及びレーザ照射がされていない領域（III）によらず半導体デバイス（ＤＵＴ）３のパス率或いはフェイル率が変動する。ここで、ケース３ではテスト条件が正しく設定されていないためにパス率或いはフェイル率が時間の経過と共に増加している。ケース４ではテスト条件が正しく設定されていないためにパス率或いはフェイル率が時間の経過と共に減少している。このため、ＤＬＳ法を用いて半導体デバイス（ＤＵＴ）３の故障箇所の解析及び特定を行うことが困難となる。
【００３２】
なお、テスト条件が正しく設定されているかの判断がなされ、正しく設定されていないと判断された場合、制御装置１に基づいて適切なテスト条件に変更される。半導体検査装置５０では、パス率或いはフェイル率の算出に、テスト開始信号Ｓｔｓやテスト終了信号Ｓｔｅを用いるのか、ラスター数を用いるのか、或いは画素数を用いるのかは算出する区間と同様にユーザが自由に選択できる構成となっている。
【００３３】
ラスター数を用いる場合、半導体デバイス（ＤＵＴ）３のパス率或いはフェイル率を表示する時点までに、ユーザ指定の走査線数分だけレーザ光を走査した期間に半導体検査装置５０から試験結果として得られたパス或いはフェイル数を走査線数に対するパス率或いはフェイル率とする。そして、レーザ光の新たな走査が終了する毎に、制御装置１に基づいてその情報を表示装置１０に表示する。
【００３４】
画素数を用いる場合、半導体デバイス（ＤＵＴ）３のパス率或いはフェイル率を表示する時点までに、ユーザ指定の画素数分だけレーザ光を走査した期間に半導体検査装置５０から試験結果として得られたパス或いはフェイル数を画素数に対するパス率或いはフェイル率とする。そして、レーザ光が新たな画素に移動する毎に更新し、制御装置１に基づいてその情報を表示装置１０に表示する。
【００３５】
上述したように、本実施例の半導体検査装置及びそれを用いた半導体検査方法では、制御装置１、評価装置２、インターフェース４、レーザ発生部５、偏光装置６、対物レンズ７、カメラステージ８、画像メモリ９、及び表示装置１０が設けられる。制御装置１は、全体を統括制御し、レーザ走査の開始、レーザビームのブランク、一画素あたりの滞在時間等のレーザ走査の制御を行い、半導体デバイス（ＤＵＴ）３に対してテスト信号の入力時間に対するレーザ走査時間の調整などを行う。また、評価装置２からパス／フェイル信号Ｓｐｆ、テスト開始信号Ｓｔｓ、テスト終了信号Ｓｔｅなどが入力され、この情報に基づいて半導体デバイス（ＤＵＴ）３のパス／フェイル状態を輝度の違いとして表示装置１０に表示したり、ＬＳＭを用いて観測された半導体デバイス（ＤＵＴ）３の画像情報を画像メモリ９に記憶させたり、予め画像メモリ９に記憶された半導体デバイス（ＤＵＴ）３の画像情報を読み出したりする。評価装置２は、制御信号Ｓ１に基づいて動作し、半導体デバイス（ＤＵＴ）３の動作試験を行う。レーザ発生部５、偏光装置６、及び対物レンズ７は、半導体デバイス（ＤＵＴ）３にレーザ光を照射するレーザ照射手段として機能する。半導体デバイス（ＤＵＴ）３の故障解析では、ユーザの指定期間内で半導体デバイス（ＤＵＴ）３のパス信号或いはフェイル信号が何回入力されたかをカウントし、テスト開始信号Ｓｔｓ或いはテスト終了信号Ｓｔｅのカウント数に対する半導体デバイス（ＤＵＴ）３のパス率或いはフェイル率として表示する。
【００３６】
このため、半導体デバイス（ＤＵＴ）３の故障箇所の特定を行う場合、従来、半導体デバイス（ＤＵＴ）３のテスト終了後に測定画像を観測するまで測定条件が正常に設定されているか否かの判断ができなかったのに対し、ユーザが指定した区間を任意に設定し、半導体デバイス（ＤＵＴ）３のパス率或いはフェイル率をリアルタイムでモニタすることにより、ユーザが即座に測定条件の良否を判断することができる。問題ありと判断した場合、測定を中断して測定条件の再設定を迅速に行うことができるので、半導体デバイス（ＤＵＴ）３の故障箇所の解析及び特定に要する時間を大幅に低減することができる。
【００３７】
なお、本実施例では、故障解析される被テストデバイス（ＤＵＴ）にシステムＬＳＩ或いはＳｏＣを用いているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、ＩＣ、ディスクリートデバイス、或いはシリコンデバイス以外の半導体装置などにも適用することができる。その場合、レーザ光が照射される半導体デバイスの光吸収特性に応じて適宜、レーザ光の波長、パワー、及びパルス幅を選択するのが好ましい。
【実施例２】
【００３８】
次に、本発明の実施例２に係る半導体検査装置及びそれを用いた半導体検査方法について、図面を参照して説明する。図７は半導体デバイスへの電子ビーム照射を示す模式断面図である。本実施例では、半導体検査装置から発生される電子ビームを半導体デバイスに照射し、半導体デバイスの故障箇所の特定を行っている。
【００３９】
図７に示すように、半導体デバイス（ＤＵＴ）３ａでは、ゲート絶縁膜、ゲート電極、ソース或いはドレインとなる拡散層から構成されるＭＯＳトランジスタがシリコン基板上に多数形成される。多層配線を構成する配線層は、層間絶縁膜で層間分離され、コンタクト或いはビアを介してＭＯＳトランジスタと接続される。
【００４０】
半導体デバイスの故障箇所の特定を行う図示しない半導体検査装置には、電子ビーム照射手段、半導体デバイス（ＤＵＴ）３ａの観測手段、制御装置、画像メモリ、評価装置、及び表示装置が設けられる。実施例１の半導体検査装置５０と異なる点は電子ビーム照射手段と半導体デバイス（ＤＵＴ）３ａの観測手段である。
【００４１】
配線層がシリコン基板上に、例えば２層設けられるシリコン基板上に形成されたＩＣである半導体デバイス（ＤＵＴ）３ａでは、故障箇所を特定するために図示しない電子ビーム照射手段から発生される電子ビームをロスなく特定したコンタクトやビアを含むＭＯＳトランジスタ領域に照射させる必要がある。このため、電子ビームを半導体基板の表面から特定のコンタクトやビアを含むＭＯＳトランジスタ領域に照射している。また、半導体デバイス（ＤＵＴ）３ａの故障観測及び解析には、半導体デバイス（ＤＵＴ）３ａの観測手段としてＳＥＭ或いはＴＥＭを用いている。
【００４２】
ここでは、半導体デバイス（ＤＵＴ）３ａに電子ビームを照射しているが、電子ビームの代わりにイオンビームを照射してもよい。電子ビームやイオンビームなどの荷電ビームを半導体デバイス（ＤＵＴ）３ａに照射する荷電ビーム照射手段を用いた半導体デバイス（ＤＵＴ）３ａの故障観測及び解析では、例えば動作マージン不足のトランジスタの特定、配線の断線或いはショート箇所の特定、ビア或いはコンタクトの高抵抗箇所の特定などを行うことができる。
【００４３】
半導体デバイス（ＤＵＴ）３ａの故障箇所の解析及び特定では、実施例１と同様にユーザが指定した区間を任意に設定し、半導体デバイス（ＤＵＴ）３ａのパス率或いはフェイル率をリアルタイムでモニタしている。このため、ユーザが即座に測定条件の良否を判断することができ、問題ありと判断した場合、測定を中断して測定条件の再設定を迅速に行うことができる。
【００４４】
上述したように、本実施例の半導体検査装置及びそれを用いた半導体検査方法では、電子ビーム照射手段、半導体デバイス（ＤＵＴ）３ａの観測手段、制御装置、画像メモリ、評価装置、及び表示装置が設けられる。半導体デバイス（ＤＵＴ）３ａには電子ビーム照射手段から電子ビームが照射される。半導体デバイス（ＤＵＴ）３ａの故障解析では、ユーザの指定期間内で半導体デバイス（ＤＵＴ）３ａのパス信号或いはフェイル信号が何回入力されたかをカウントし、テスト開始信号Ｓｔｓ或いはテスト終了信号Ｓｔｅのカウント数に対する半導体デバイス（ＤＵＴ）３ａのパス率或いはフェイル率として表示する。
【００４５】
このため、半導体デバイス（ＤＵＴ）３ａの故障箇所の特定を行う場合、従来、半導体デバイス（ＤＵＴ）３ａのテスト終了後に測定画像を観測するまで測定条件が正常に設定されているか否かの判断ができなかったのに対し、ユーザが指定した区間を任意に設定し、半導体デバイス（ＤＵＴ）３ａのパス率或いはフェイル率をリアルタイムでモニタすることにより、ユーザが即座に測定条件の良否を判断することができる。問題ありと判断した場合、測定を中断して測定条件の再設定を迅速に行うことができるので、半導体デバイス（ＤＵＴ）３ａの故障箇所の解析及び特定に要する時間を大幅に低減することができる。
【００４６】
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々、変更してもよい。
【００４７】
例えば、実施例では、被テストデバイス（ＤＵＴ）をシステムＬＳＩ、ＳｏＣ、やＩＣにしているが、樹脂封止された半導体デバイス、半導体チップが積層形成されたＳｉＰ（System  in  Package）、或いはＭＣＰ（Multi  Chip  Package）などの故障箇所の解析及び特定に使用することができる。
【００４８】
本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。  
（付記１）  被テストデバイスにレーザ光を照射して、照射された被テストデバイスの特定箇所を過熱し、或いは光励起電流を発生させるレーザ照射手段と、前記被テストデバイスの動作試験を行う評価装置と、前記被テストデバイスの動作試験結果を前記レーザ光の照射箇所と対応付けて表示する表示装置と、前記被テストデバイスの故障箇所を特定するときに、前記被テストデバイスのパス率或いはフェイル率を前記表示装置に表示させ、前記被テストデバイスのテスト条件が適切に設定されているかが判断され、正しく設定されていないと判断された場合に適切なテスト条件に変更する指示を行う制御装置とを具備し、前記被テストデバイスのパス率或いはフェイル率を表示する時点までに、ユーザの指定した走査線数分だけ前記レーザ光を走査した期間に試験結果として得られるパス或いはフェイル数を走査線数に対するパス率或いはフェイル率とし、前記レーザ光の新たな走査が終了する毎に、その情報を表示することを特徴とする半導体検査装置。
【００４９】
（付記２）  被テストデバイスの表面側或いは裏面側からレーザ光を照射して、照射された被テストデバイスの特定箇所を過熱し、或いは光励起電流を発生させるレーザ照射手段と、前記被テストデバイスを観測するＬＳＭと、前記被テストデバイスの動作試験を行う評価装置と、前記被テストデバイスの動作試験結果を前記レーザ光の照射箇所と対応付けて表示する表示装置と、前記被テストデバイスの故障箇所を特定するときに、前記被テストデバイスのパス率或いはフェイル率を前記表示装置に表示させ、前記被テストデバイスのテスト条件が適切に設定されているかが判断され、正しく設定されていないと判断された場合に適切なテスト条件に変更する指示を行う制御装置とを具備する半導体検査装置。
【００５０】
（付記３）  被テストデバイスにレーザ光を照射し、照射された被テストデバイスの特定箇所を過熱し、或いは光励起電流を発生させながら前記被テストデバイスの動作試験を行い、前記被テストデバイスの試験結果を前記レーザ光の照射箇所と関連付けて表示する半導体検査装置を用いた半導体検査方法であって、ユーザが指定した区間内にパス信号或いはフェイル信号が何回入力されたかをカウントし、テスト開始信号或いはテスト終了信号のカウント数に対するパス信号或いはフェイル信号を所定時刻ｎ（ただし  ｎは正の整数）でのパス率或いはフェイル率として表示するステップと、次のパス信号或いはフェイル信号が検出されると、テスト開始信号或いはテスト終了信号のカウント数に対するパス信号或いはフェイル信号を所定時刻（ｎ＋１）でのパス率或いはフェイル率として表示するステップと、観測され、表示されたパス率或いはフェイル率が前記レーザ光の照射の有無に係らずに変化した場合、テスト条件が正しく設定されていないと判断してテスト条件を変更し、新たなテスト条件を用いて前記被テストデバイスのテストを続行するステップとを具備する半導体検査装置を用いた半導体検査方法。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体検査装置を示す概略構成図。
【図２】本発明の実施例１に係る半導体デバイスへのレーザ照射を示す模式断面図。
【図３】本発明の実施例１に係る半導体デバイスの電源電圧に対する動作周波数のパス・フェイルを示すシュム−プロット図。
【図４】図３の領域Ａにおける半導体デバイスの電源電圧に対する動作周波数のパス・フェイルを示す拡大されたシュム−プロット図。
【図５】本発明の実施例１に係るテスト開始信号とパス信号から半導体デバイスのパス率算出を示す模式図。
【図６】本発明の実施例１に係る半導体デバイスのパス或いはフェイル率のリアルタイムモニタを示す模式図。
【図７】本発明の実施例２に係る半導体デバイスへの電子ビーム照射を示す模式断面図。
【符号の説明】
【００５２】
１  制御装置
２  評価装置
３、３ａ  半導体デバイス（ＤＵＴ）
４  インターフェース
５  レーザ発生部
６  偏光装置
７  対物レンズ
８  カメラステージ
９  画像メモリ
１０  表示装置
５０  半導体検査装置
Ｓ１〜５  制御信号
Ｓｉｎ１、Ｓｉｎ２  入力信号
Ｓｏｕｔ１、Ｓｏｕｔ２  出力信号
Ｓｐｆ  パス／フェイル信号
Ｓｔｅ  テスト終了信号
Ｓｔｓ  テスト開始信号
【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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