专利名称：非破坏检查装置和非破坏检查方法
技术领域：
本发明涉及被检查体的非破坏检查装置和非破坏检查方法，特别涉及适于检查半导体装置的缺陷的非破坏检查装置和非破坏检查方法。
背景技术：
作为现有的半导体芯片等电子部件(被检查体)的非破坏检查方法，已知有OBIRCH(Optical Beam Induced Resistance CHange，光束诱发阻抗值变化)方法。在OBIRCH方法中，一边用激光在半导体芯片上扫描，一边将对布线加了热时的布线电阻的变化形成图像。根据该方法，是一种有电流流过的布线能够可视化，而且，因为在布线中有空隙等缺陷的位置和没有缺陷的位置温度上升的程度不同，所以能够在图像上识别缺陷的方法(参照非专利文献1)。图13是使用了OBIRCH方法的现有的非破坏检查装置的基本原理图。在作为被检查体1的半导体芯片上，形成了布线4。布线4的一端与电压源5连接，另一端与变动电流检测部6连接，检测出布线4的电阻的变化状态。在OBIRCH方法中，用对激光束进行了聚光的光点3在被检查体1上扫描，将对布线4加了热时的布线电阻的变化图像化。根据OBIRCH方法，有电流流过的布线能够可视化，而且，因为在布线中有空隙等缺陷的位置和没有缺陷的位置温度上升的程度不同，所以能够在图像上识别缺陷。图14是用上述的方法取得的二维图像。在观测区域7，布线4的像和缺陷8的像被图像化了。
另外，作为现有的半导体芯片等电子部件(被检查体)的非破坏检查方法，已知有RIL(Resistive Interconnection Localization，电阻式互连定位)方法或被称为比之更一般的称呼SDL(Soft DefectLocalization，软缺陷定位)的方法。如果使用该方法，关于对于温度、电源电压和工作频率为边缘的不良品，能够进行动态的故障解析。一边缓慢地扫描激光，对半导体芯片上顺次加热，一边用LSI测试器进行功能试验，进行合格与否的判定。通过使用LSI测试器进行的合格与否判定结果和激光照射的位置相对应，对图像的每个像素用白黑表示，能够定位动态的异常位置(参照非专利文献1)。
另外，作为现有的半导体芯片等电子部件(被检查体)的非破坏检查方法，已知有OBIC(Optical Beam Induced Current，光感生电流)方法。OBIC方法是利用因光而被激励的电子空穴对因电场而被分离，可作为电流来观测的现象的方法。作为分离电子空穴对的内部电场的源，有p-n接合和杂质浓度梯度等。有时也利用基于从外部施加的电压的电场。根据该方法，因为内部电场和外部电场的施加方法因短路或断线等而变化，所以能够检测故障位置(参照非专利文献1)。
另外，作为属于OBIC系列的故障解析技术，已知有SCOBIC(Single Contact OBIC，单触点光感生电流)方法、扫描激光SQUID(Superconducting QUantum Interference Devices，超导量子干涉仪)显微镜(L-SQ)方法。在OBIC方法中，是在两个端子间进行观测，而这样一来OBIC产生路径被限定。如果只连接一个端子进行观测，OBIC产生路径的限制放宽，能够观测更多的位置。该方法称为SCOBIC。
代替从外部端子进行电流的观测，提出了用作为超高灵敏度的磁场检测器的SQUID观测OBIC电流产生的磁场的方法。该方法称为L-SQ方法。根据该方法，能够进行甚至不需要电连接的完全非接触的解析。可观测的样本的形态也很广泛，有晶片的前工序的中间、布线工序的中间、晶片工序完成后、封装后、和实装后(参照非专利文献1)。
另外，作为现有的半导体芯片等电子部件(被检查体)的非破坏检查方法，已知有LTEM(Laser Terahertz Emission Microscope，太赫兹激光发射显微镜)方法。在LTEM方法中，是检测出以在p-n接合部等存在电场的位置照射飞(毫微微)秒激光时产生的过渡性的光电流作为起源而放射的太赫兹电磁波。对于LTEM方法，有数据报告显示高速设备的工作观测的可能性。另外，也显示了作为和L-SQ方法一样，甚至不需要电连接的完全非接触的解析的无偏压(無バイアス)LTEM方法的可能性(参照非专利文献1)。
非专利文献1三川 清，“光を用いたLSIの故障解析技術(使用了光的LSI故障解析技术)”、日本可靠性学会志“信頼性(可靠性)”、Vol.26，No.1，PP.28-36(2004)用现有的使用了OBIRCH方法等的非破坏检查装置等进行观测时，将激光聚光成了点状的光点3被照射在被检查体1上。以OBIRCH方法为例，在现有的非破坏检查装置中，例如如图13所示，在半导体芯片的两个端子间施加电压，以照射了光点3时的电流的变化作为辉度值，可得到如图14所示的和扫描位置相对应的图像。但是，为了通过该扫描得到二维的图像，例如为了用1000×1000像素来显示，需要光点3在各像素停留或通过的时间的百万倍(1000×1000)左右，或者以上(因为有损失时间)的时间。
发明内容
本发明的主要课题是大幅度缩短该扫描所需要的时间，大幅度地改善非破坏检查的效率。
本发明的非破坏检查方法其特征在于，在被检查体上照射线状的光(光线)，在和上述光线交叉的第一方向，由上述光线对上述被检查体相对地进行扫描，取得第一一维图像，然后，在和上述第一方向交叉的第二方向，由光线对上述被检查体相对地进行扫描，取得第二一维图像。该方法是在取得的第一和第二一维图像间进行运算，得到二维图像。
“相对地进行扫描”是通过照射光与被检查样品的相对运动而进行扫描。
本发明的检查装置的其特征在于，具有用线状的光(光线)照射被检查体的光源；使上述光线和上述被检查体相对地移动的移动部；从因照射了上述光线而产生的现象的观测结果取得一维图像的一维图像形成部；和从多个一维图像取得二维信息或二维图像的二维图像形成部。
根据本发明，因为被检查体和光线的相对扫描只需要用于得到第一和第二一维图像的两次扫描即可，所以扫描时间和现有相比得到大幅度的缩短。另外，通过两个一维图像间的运算得到二维图像的时间比光线的扫描时间短，所以其结果，二维图像的取得时间比以往大幅度地缩短。
图1是用于说明将本发明的光线扫描方法适用于OBIRCH方法中的实施例1的基本原理图。
图2是表示使用本发明的光线扫描方法而取得的一维图像和二维图像与被检查体的平面图的对比图。
图3是用于说明适用了本发明的光线扫描方法的实施例1的OBIRCH装置的装置构成图。
图4是用于说明适用了本发明的光线扫描方法的实施例1的OBIRCH方法的流程图。
图5是用于说明基于适用了本发明的光线扫描方法的实施例1的OBIRCH方法的观测结果的一例的示意图。
图6是用于说明基于适用了本发明的光线扫描方法的实施例1的OBIRCH方法的观测结果的另外一例的示意图。
图7是用于说明基于适用了本发明的光线扫描方法的实施例1的OBIRCH方法的观测结果的第三一例的示意图。
图8是用于说明基于适用了本发明的光线扫描方法的实施例1的OBIRCH方法的观测结果的第四一例的示意图。
图9是用于说明将本发明的光线扫描方法适用于L-SQ方法中的实施例2的基本原理图。
图10是用于说明适用了本发明的光线扫描方法的实施例2的L-SQ装置的装置构成图。
图11是用于说明基于适用了本发明的光线扫描方法的实施例2的L-SQ方法的观测结果的一例的示意图。
图12是用于说明将本发明的光线扫描方法适用于无偏压LTEM方法中的实施例3的基本原理图。
图13是用于说明现有的使用了二维扫描方法的OBIRCH方法的基本原理图。
图14用于说明基于现有的使用了二维扫描方法的OBIRCH方法的被检查体的观测结果的示意图。
具体实施例方式
就上述的本发明的光线扫描方法更详细地进行说明。如果由光线对被检查体相对地进行扫描，在光线照射的线状整个区域产生的布线电阻的变化等信息作为一维信息而取得。将光线在第一方向(X方向)和第二方向(Y方向)各扫描一次，取得第一一维图像(X扫描图像)和第二一维图像(Y扫描图像)。光线的扫描方向，最有效的是使之和光线的长度方向垂直。如果设第一一维图像(X扫描图像)和第二一维图像(Y扫描图像)分别用例如1000像素显示，光线的扫描时间为光线在各像素列停留或通过的时间的2000倍(1000×2)左右(加上和现有同等程度的损失时间)的时间。通过对第一一维图像(X扫描图像)和第二一维图像(Y扫描图像)进行运算，得到二维图像。运算方法任意。例如，为了从第一一维图像(X扫描图像)的各像素的值(x1、x2、…、x1000)和第二一维图像(Y扫描图像)的各像素的值(y1、y2、…、y1000)，得到二维图像的各像素的值a(x，y)，使用如a(1，1)＝x1+y1、a(1，2)＝x1+y2、…、a(1000，1000)＝x1000+y1000的和的运算，或着如a(1，1)＝x1×y1、a(1，2)＝x1×y2、…、a(1000，1000)＝x1000×y1000的积的运算等即可。
对合格品的被检查体和不良品的被检查体的二维图像进行比较，有可能在有差别的地方或其关连地方存在异常位置。当在观测区域内只存在一处异常的位置时，确定异常的位置很容易。但是，当如后所述在观测区域内存在多处异常的位置时，或观测所用的检测器的灵敏度不均匀时，就需要下一番工夫。此时如果有布线布局等设计布局信息，就有助于确定异常的位置。
就基于本发明的光线扫描方法的非破坏检查装置和非破坏检查方法，利用附图进行说明。图1是用于说明将本发明的光线扫描方法适用于OBIRCH方法中的实施例1的基本原理图。图2(A)是存在缺陷8的被检查体1的平面图与使用本发明的光线扫描方法而取得的第一和第二一维图像13、14的对比图，(B)是该取得的第一和第二一维图像13、14与以此为基础通过运算得到的二维图像15的对比图。
在适用了本发明的光线扫描方法的实施例1的OBIRCH方法中，在成为检查对象的LSI芯片等电子部件(被检查体1)的两个端子间连接电压源5和变动电流检测部6，在施加了恒压的状态下，从被检查体1的反面侧照射线状的激光11，在第一方向(X方向)用光线12对被检查体1相对地进行扫描。扫描方向有效的是使之为和光线12的长度方向垂直的方向。由变动电流检测部6检测出因光线12的扫描，被检查体1被加了热的结果而产生的电流变化[图1(A)]。接下来，将光线12在第二方向(Y方向)扫描，和刚才一样地检测出电流变化[图1(B)]。通过光线12向X方向和Y方向的一维扫描，取得第一一维图像(X扫描图像)13和第二一维图像(Y扫描图像)14这两个一维图像[图2(A)]。在第一和第二一维图像13、14上，出现和缺陷8相对应的异常对比度16。通过对取得的两个一维图像进行运算，得到二维图像15[图2(B)]。可知在二维图像15上出现的异常对比度17和被检查体1的缺陷8相对应。
图3是用于说明适用了本发明的光线扫描方法的实施例1的OBIRCH装置100的装置构成图。被检查体1放置在台21上，在被检查体1的两个端子间连接电压源5和变动电流检测部6。被检查体1被放置成反面侧和红外光的激光发生部22、激光扫描部23和激光聚光部24相对，线状的激光11照射在被检查体1上。在此，作为红外光如果使用波长为1μm左右以上的光，能够例如从LSI芯片的反面侧透过硅基板在LSI芯片的表面附近聚光，对该表面附近集中性地进行加热。根据来自系统控制部25的控制，用激光扫描部23在X-Y方向扫描线状的激光11，或将台21在X-Y方向移动，从而被检查体1被光线12相对地扫描。因光线12而在被检查体1的正面(主面)侧的加热部分的电流变化被变动电流检测部6检测出，并作为第一和第二一维信息存储在存储部26。运算部27以第一和第二一维信息为基础，进行用于得到二维信息的运算。也可以将运算结果存储在存储部26。显示部28基于第一和第二一维信息与二维信息，显示第一和第二一维图像13、14与二维图像15。为了容易确定故障位置，也可以和这些图像同时显示被检查体1的正面(主面)侧的显微镜像和设计布局。
图4是用于说明适用了本发明的光线扫描方法的实施例1的OPIRCH方法的流程图。首先，设定成在作为被检查体1的电子部件(例如LSI芯片)的两个端子间施加恒压，并在两个端子的一边监控电流变化的状态(步骤S1)。接着，从被检查体1的反面侧，成线状地照射红外光或红外激光，一边由光线12对被检查体1的正面(主面)侧进行加热，一边在X方向扫描，得到使光照射的位置和电流变化相对应了的第一一维图像(X扫描图像)13(步骤S2)。接着，使光线12和被检查体1的相对角度旋转90度后，通过在Y方向进行和步骤S2相同的操作，得到第二一维图像(Y扫描图像)14(步骤S3)。接着，通过在第一一维图像13和第二一维图像14之间进行运算，得到二维图像(步骤S4)。
对于为了得到1000×1000像素(100万像素)的图像所需要的时间，对现有的方法和基于本发明的方法试着进行比较。如果设每一个像素的停留时间为1毫秒，在现有的方法中，即使损失时间为零，也需要1毫秒×1000×1000＝1000秒(约17分)，而在基于本发明的方法中，为1毫秒×1000×2＝2秒，是现有方法的500分之一，可实现大幅度的缩短时间。另外，即使使用一般的计算机时，运算所需要的时间也非常短，是可以忽略不计的程度的时间。
另外，在图1、图2中以作为现有方法之一的OBIRCH方法为例说明了基于本发明的光线扫描方法的原理，但是在另外的方法中，只是光照射的结果产生的现象不同，基本是一样的。例如，在OBIRCH方法中，光照射的结果产生的现象是电阻的变化，而在RIL方法或SDL方法中，光照射的结果产生的现象是基于LSI测试器的良、不良的判定结果的变化。在OBIC方法或SCOBIC方法中，光照射的结果产生的现象是电流的变化。在L-SQ方法中，光照射的结果产生的现象是磁场的变化。在LTEM方法或无偏压LTEM方法中，光照射的结果产生的现象是太赫兹电磁波的变化。使检测出该光照射的结果产生的现象的信号和线光扫描的位置相对应，作为一维图像而取得的点，参照以OBIRCH方法为例进行了说明的例子就能够完全理解，所以省略个别的说明。
下面，利用
本发明的实施例1的效果。在说明几个例子之前，先说明基于本发明的光线扫描方法有效工作的条件，以便能够系统地理解之后说明的例子。
首先，作为被检查体1侧的条件，有(条件1)在由光点进行了平面扫描时，局部性地存在对比度异常的条件。即，在观测区域内只存在一处故障位置时，比存在多处故障位置时容易确定异常的位置。有时不良芯片内的故障相当于此。该情况如在后面用图5进行说明所述，作为通过第一一维图像13和第二一维图像14的运算得到的二维图像15上的异常对比度17，故障位置能够简单地确定。另外，因为晶片整体看时的不良芯片有时也局部性地存在，所以相当于此。此时也作为通过第一一维图像13和第二一维图像14的运算得到的二维图像15上的异常对比度17，可确定不良芯片。
下面作为检测系统的条件，有(条件2)在光线12上的任何位置有异常时，信号检测灵敏度都为相同灵敏度的条件。对信号检测灵敏度，信号检测系统的灵敏度偏差和光线12的线内强度偏差会产生影响。对于OBIRCH方法、OBIC方法、RIL方法和SDL方法，虽然现有的信号检测系统灵敏度也相同，但是如果有光线的强度偏差，也是不满足条件2。另外，对于L-SQ方法、LTEM方法和无偏压LTEM方法，在现有的信号检测系统中，除了灵敏度偏差以外，有时检测系统内有不均匀的灵敏度分布，所以此时就不满足条件2，所以需要下一番工夫。故障位置定位等非破坏检查因为本来就是定性的检查，所以即使是不满足条件2时也是可能的，但是故障位置的定位变得略难。但是，对于L-SQ方法等，因为如果被检查体和检测器的距离离开，灵敏度就会激剧地下降，所以在不具备条件2时，甚至定性也变得苛刻。即使在此时，如作为实施例2，利用图9和图10在后面所述，通过将多个SQUID元件31以LSI芯片的排列间距排列，使各SQUID元件31配置在LSI芯片中央的正上方，就能够进行对策。
如在之后的例中详细说明所述，只要满足上述条件1或条件2的任何一个，就能够简单而有效地适用基于本发明的光线扫描方法。另外，即使是条件1、条件2的两个都不满足时，通过如例4所示时那样下一番工夫，也能够有效地适用基于本发明的光线扫描方法。
图5是用于说明条件1和条件2两个都满足时的观测结果的示意图。即，故障位置为1点，信号检测灵敏度一定，最容易适用本发明的例。图5(A)是用现有方法对被检查体取得的二维图像29与用基于本发明的方法取得的第一和第二一维图像13、14的对比图，图5(B)是用基于本发明的方法取得的第一和第二一维图像13、14与通过运算求取的二维图像15的对比图。在OBIRCH方法、RIL方法或SDL方法中适用本发明，检测出作为被检查体1的LSI芯片上的布线系统的通路(via)部的高电阻位置的，在现在的最尖端的LSI芯片中最多的不良例之一等的情况与此相对应。
参照图5(A)，在现有方法的二维图像29上，在第一一维图像(X扫描图像)13和第二一维图像(Y扫描图像)14上，异常对比度30、16都只有1点。另外，为了便于看清楚，和故障位置相对应的本来的异常对比度用将该1点涂黑了的四方形表示(在一下的实施例中也一样)。
另一方面，参照图5(B)，第一和第二一维图像13、14和图5(A)是相同的，但是在以此为基础进行了运算的二维图像15上，异常对比度17不只1点，成为虽然很浅，但是在X方向和Y方向延伸了的对比度。只要理解了这是例如作为从X方向的一维图像(x1、x2、…、x1000)和Y方向的一维图像(y1、y2、…、y1000)得到的行列的要素，对二维图像的各像素的值a(x，y)进行了如a(1，1)＝x1+y1、a(1，2)＝x1+y2、…、a(1000，1000)＝x1000+y1000的和的运算的结果的二维图像，就能够简单地理解在X方向和Y方向延伸的浅线(假缺陷18)的交点的对比度最深的位置就是本来的异常对比度的位置。另外，如在后面的例中看到的，如果对再构成二维图像15的运算不是用和，而是用积来进行，如此延伸的浅线就不会出现。
例如，对于LSI芯片上的布线系统的通路底部的高电阻缺陷的情况，如果使用OBIRCH方法，相对于通常的布线中流过的电流在暗对比度(和电阻增相对应)得到，只是在有异常通路的位置局部性地得到明对比度(和电阻减相对应)。因为相对于布线中使用的铜和铝的电阻的温度系数为正(温度上升，电阻增加)，高电阻缺陷为钛等过渡金属的高电阻合金，电阻的温度系数为负(温度上升，电阻减小)，所以产生该现象。该异常通路在观测区域内为一处时，就是满足条件1。
(例2)图6是用于说明满足条件2，但是不满足条件1时的观测结果的示意图。图6(A)是用现有方法对被检查体1取得的二维图像29与用基于本发明的方法取得的第一和第二一维图像13、14的对比图。图6(B)是用基于本发明的方法取得的第一和第二一维图像13、14与通过运算求取的二维图像15的对比图。例如，检测出LSI芯片上的布线电流异常路径的，在现在的最尖端的LSI芯片中最多的不良例之一等的情况与此相对应。因为不满足条件1，所以确定故障位置需要下一番工夫，但是和现有方法相比，总计解析时间能够缩短。
参照图6(A)，在现有的二维图像29上，在第一和第二一维图像13、14上，异常对比度30、16和图5(A)时相比，都变得复杂多了。在现有的二维图像29上，异常对比度30成了布线的样子。在用基于本发明的方法取得的第一和第二一维图像13、14上，得到了深的部分和浅的部分混存的异常对比度16。
另外，参照图6(B)，第一和第二一维图像13、14和图6(A)是相同的，但是在以此为基础进行了运算的二维图像15上，异常对比度17在面上扩大了。虽然含有图6(A)的现有的二维图像29的信息，但是可看到很多除此以外的对比度(假缺陷(artifact)18)。不过，如果是该程度的假缺陷，通过从和LSI的设计布局信息的比较，来和本来的布线应该在的位置进行比较，能够以相当大的概率再构筑本来的异常对比度。另外，使用设计布局信息定位故障位置，逐渐成为了现在的最尖端的LSI的故障解析所必须的事情，所以不是进行特殊的事情。万一没有设计布局信息时，在用基于本发明的光线扫描方法定位了故障位置后，用现有的二维扫描方法进行二维图像取得即可。此时，通过用基于本发明的光线扫描方法进行从低倍率慢慢地提高倍率的粗略的定位，高倍率下的最后的定位用现有的二维扫描方法来进行，从而总计定位时间得到大幅度的缩短。
(例3)图7是用于说明满足条件1、但是不满足条件2时的观测结果的示意图。即，故障位置为1点，信号检测灵敏度不均匀，比较容易适用本发明的例。图7(A)是用现有方法对被检查体1取得的二维图像29与用基于本发明的方法取得的第一和第二一维图像13、14的对比图。图7(B)是用基于本发明的方法取得的第一和第二一维图像13、14与通过运算求取的二维图像15的对比图。在该例中，设想检测器的灵敏度在观测区域的中央部高，越往周边去，灵敏度越低的情况。这相当于在L-SQ方法中将某种SQUID元件的中心和被检查体的中心对齐的情况。另外，如光线的强度在观测区域的中央部强，越到周边越弱的光线强度不均匀的情况也相当于本例。
参照图7(A)，在现有的二维图像29上，在本发明的第一和第二一维图像13、14上，异常对比度30、16和图5(A)时相比，定性而言都没有差别。但是，可知和周边的灵敏度弱相对应，第二一维图像(Y扫描图像)14的异常对比度和第一一维图像(X扫描图像)13的对比度相比较弱。
另一方面，参照图7(B)，第一和第二一维图像13、14和图7(A)是相同的，但是在以此为基础进行了运算的二维图像15上，异常对比度17不只1点，成为了虽然很浅，但是在X方向和Y方向延伸了的对比度。这一点定性而言，和图5(B)时相同，但是定量而言，与第一一维图像13的对比度和第二一维图像14的对比度的差异相对应，在从异常对比度17延伸的部分的对比度上可以看出差别。不过，该差异对识别作为本来的异常对比度17的交点不会产生障碍。如此，在图7的例时，可知基于本发明的光线扫描方法有效地发挥作用。此时，如果对再构成二维图像15的运算不是用和，而是用积来进行，延伸的浅线也不会出现。
(例4)图8是用于说明条件1和条件2两者都不满足时的观测结果的示意图。图8(A)是用现有方法对被检查体1取得的二维图像29与用基于本发明的方法取得的第一和第二一维图像13、14的对比图。图8(B)是用基于本发明的方法取得的第一和第二一维图像13、14与通过运算求取的二维图像15的对比图。在该例中，不是如以上所示3例所述用和来进行二维图像15的再构成的运算，而是用积进行，所以在图8(B)的二维图像上看不到从表示异常对比度17的点延伸的对比度。另外，该例是条件1和条件2都不满足的情况，是比较难以适用本发明的例。图8是设想检测器的灵敏度在观测区域的中央部高，越往周边去，灵敏度越低的情况。这相当于在L-SQ方法中将某种SQUID元件的中心和被检查体的中心对齐的情况。另外，如光线的强度在观测区域的中央部强，越到周边越弱的光线强度不均匀的情况也相当于本例。
参照图8(A)，在现有的二维图像29上，在两处可以看到异常对比度30。在L-SQ方法中可以看到该对比度的位置，是从p-n接合的p侧和n侧分别延伸的布线因短路等而形成了闭环时的情况，异常对比度30的位置相当于p-n接合部。此时，本发明的第一和第二一维图像13、14的异常对比度16和现有方法的异常对比度30相比，定性而言没有差别，但是可知和周边的灵敏度弱相对应地，强的部分和弱的部分混存。
另一方面，参照图8(B)，在再构成的二维图像15上，可以多看到两处本来的二维图像29上没有的对比度(假缺陷18)。另一方面，在灵敏度弱的部分检测出的缺陷的异常对比度(左下方的最浅的点)，有比假缺陷更弱之嫌。为了区分4处的对比度的哪一个是真正的异常对比度，哪一个是假缺陷，大多数情况下有效的和设计布局信息进行比较。即，通过在设计布局上看在该4处是否存在p-n接合，能够以相当大的概率排除假缺陷。当这样也不能排斥假缺陷时或不能进行和设计布局信息的比较时，在用基于本发明的光线扫描方法定位异常对比度的位置后，用现有的二维扫描方法进行二维图像取得即可。此时，通过用本发明的光线扫描方法进行从低倍率慢慢地提高倍率的粗略的定位，高倍率下的最后的定位用现有的二维扫描方法来进行，从而总计定位时间得到大幅度的缩短。
图9是用于说明将本发明的光线扫描方法适用于L-SQ方法的实施例2的基本原理图。从被检查体1的反面侧照射线状的激光36，和实施例1一样，用光线33在第一和第二方向(X方向和Y方向)对被检查体1相对地进行扫描。作为磁场检测器的SQUID元件阵列32，不是如现有的L-SQ方法所述只用一个SQUID元件31，而是成阵列状地在一列配置了多个。光线33和SQUID元件阵列32配置成在长度方向上下重叠。在L-SQ方法中，因为光线33和SQUID元件阵列32的位置偏差会成为使灵敏度变差的原因，所以优选的是将它们固定，使被检查体1移动，而相对地扫描光线33。
图10是用于说明适用了本发明的光线扫描方法的实施例2的L-SQ装置200的装置构成图。在激光发生部34产生的激光，在调制束生成部35被调制并成形，作为线状的激光36从被检查体1的反面进行照射。台37具有借助来自系统控制部39的控制向水平方向移动并旋转的机构，从而能够用光线33在第一和第二方向(X方向和Y方向)对被检查体1相对地进行扫描。在被检查体1的上方，配置SQUID元件阵列32，检测出从被检查体1产生的磁场。检测出的磁场在磁场信号检测部38作为第一和第二一维信息被抽出，并被传送到系统控制部39。二维图像的运算和显示，和实施例1相同。
图11是用于说明作为基于适用了本发明的光线扫描方法的实施例2的L-SQ方法的观测结果的一例的不良LSI芯片筛选方法的示意图。图11(A)是对作为被检查体1的半导体晶片41从上面投影的图，图11(B)是用现有方法取得的二维图像29与用基于本发明的方法取得的第一和第二一维图像13、14的对比图。图11(C)是用基于本发明的方法取得的第一和第二一维图像13、14与通过运算求取的二维图像15的对比图。在二维图像15上，将半导体晶片41的轮廓和划线42重合而表示。该例不是定位LSI芯片内的故障位置，而是从整个半导体晶片41筛选不良LSI芯片43的例。另外，作为因光激光照射而产生的现象，以L-SQ现象为例进行说明。在该例中，设为在被检查体的300mmΦ的半导体晶片41上形成了例如30mm见方的LSI芯片。设SQUID元件阵列32为以和LSI芯片的排列间距相同的30mm间距，排列了10个SQUID元件31的阵列。该SQUID元件31的数量和排列间距，采取相应LSI芯片尺寸而可变的构成即可。通过使SQUID元件31的排列间距和LSI芯片尺寸对齐，能够消除识别不良LSI芯片43的灵敏度的LSI芯片间偏差。光线33的扫描，使用300mm长度的光线，进行距离300mm的扫描，以便能够覆盖整个半导体晶片41。扫描是以将光线33和SQUID元件阵列32固定的状态，移动半导体晶片41的作方法最为有效。在X方向的扫描结束后，将半导体晶片41旋转90度，进行Y方向的扫描即可。
在该实施例中，不是用和来进行二维图像15的再构成的运算，而是用积来进行的。另外，本实施例为了便于说明，表示了不良LSI芯片43在半导体晶片41中只存在一个，异常位置在不良LSI芯片43中只存在一处的情况。
参照图11(B)，在现有方法的二维图像29中，在一处可以看到异常对比度30。可以识别可看到该异常对比度30的LSI芯片为不良LSI芯片43。在L-SQ方法中可看到该对比度的位置，是在因从p-n接合的p侧和n侧分别延伸的布线短路等而形成了闭环时。在一维图像中，异常对比度16在X扫描图像13和Y扫描图像14中也都只有一点。
参照图11(C)，在从第一和第二一维图像13、14再构成的二维图像15中，可知异常对比度17明确地再现，也能够明确地识别不良LSI芯片43。另外，为了便于看清楚，在图11(C)中，用涂黑了的四方形表示异常对比度17。
在本实施例中，试着估计用基于本发明的方法和现有方法相比，筛选所需要的时间能够缩短多少。在L-SQ方法中，通过对激光施加强度调制，用同步放大器只将调制频率的信号取出，来提高了S/N(信噪比)。用同步放大器设定和该调制频率相对应的周期的10倍左右的时间常数。光线33的扫描速度设定成以和该时间常数相同的时间的流逝，通过图像上的一个像素的量的程度。如果以1MHz加调制，时间常数为10微秒。设一个像素为0.5微米见方，300mm就是用60万像素的一维图像显示。一个方向的扫描所需要的时间为10微秒×60万＝6秒。安装半导体晶片41的台的传输速度的限制，在例如现在我们开发的使用了L-SQ方法的非破坏检查装置中为100mm/秒，所以扫描300mm，有3秒就可以，不会成为瓶颈。花6秒将半导体晶片41在X方向移动后，使台37旋转90度，接着在Y方向花6秒移动半导体晶片41，基于本发明的像的取得就结束了。即使长一点估计台37的旋转所需要的时间为1秒，长一点估计二维图像15的再生所需要的时间为1秒，合计也只花14秒。另一方面，用现有方法为了进行二维扫描所需要的时间，即使忽略扫描的损失时间，也是10微秒×60万×60万＝360万秒＝1000小时，是非现实性的时间。即，可知在估计缩短的程度以前，除非使用基于本发明的方法，否则基于L-SQ方法的不良LSI芯片的筛选近乎是不可能的事情。
图12是用于说明将本发明的光线扫描方法适用于无偏压LTEM方法中的实施例3的基本原理图。从被检查体1的反面侧照射线状的飞秒激光51，用光线52在第一和第二方向(X和Y方向)对被检查体1进行扫描。从被检查体1产生的太赫兹(THz)电磁波53由THz电磁波检测器54检测出。从第一和第二一维图像再构成二维图像的方法，和上述相同。无偏压LTEM方法的情况也和L-SQ方法一样，配置多个作为检测器的THz电磁波检测器54，并固定光线52和检测器，使被检查体1移动的作方法，其检测灵敏度和效率都应该会很好。
以上结合上述实施例说明了本发明，但是本发明不只限定于上述实施例的构成，毋庸置疑，本发明包含只要是本领域普通技术人员在本发明的范围内即可做到的各种变形和修改。
权利要求
1.一种非破坏检查方法，其特征在于，在被检查体上照射线状的光，即光线，在和上述光线交叉的第一方向，由上述光线对上述被检查体相对地进行扫描，取得第一一维图像，然后，在和上述第一方向交叉的第二方向，由光线对上述被检查体相对地进行扫描，取得第二一维图像。
2.根据权利要求1所述的非破坏检查方法，其特征在于，上述第一方向是和上述光线的长度方向垂直的方向，上述第二方向是和上述第一方向垂直的方向。
3.根据权利要求1或2所述的非破坏检查方法，其特征在于，通过运算，从上述第一和第二一维图像得到二维图像。
4.根据权利要求3所述的非破坏检查方法，其特征在于，根据上述二维图像定位上述被检查体的异常位置。
5.根据权利要求1至4的任意一项所述的非破坏检查方法，其特征在于，上述第一和第二一维图像是基于OBIRCH方法、RIL方法、SDL方法、OBIC方法、SCOBIC方法、扫描激光SQUID显微镜方法、LTEM方法、和无偏压LTEM方法的任何一种或多种方法的组合的图像。
6.一种非破坏检查装置，其特征在于，具有光源，用线状的光、即光线，照射被检查体；移动部，使上述光线和上述被检查体相对地移动；一维图像形成部，从因照射了上述光线而产生的现象的观测结果取得一维图像；和二维图像形成部，从多个一维图像取得二维信息或二维图像。
7.根据权利要求6所述的非破坏检查装置，其特征在于，对因照射了上述光线而产生的现象进行观测的观测系统，利用OBIRCH方法、RIL方法、SDL方法、OBIC方法、SCOBIC方法、扫描激光SQUID显微镜方法、激光-太赫兹-发射显微镜方法、即LTEM方法，和无偏压LTEM方法的至少一种。
8.根据权利要求7所述的非破坏检查装置，其特征在于，上述移动部包含移动上述光线的光线扫描部。
9.根据权利要求7所述的非破坏检查装置，其特征在于，上述移动部包含移动上述被检查体的台。
10.一种非破坏检查装置，利用了如权利要求9所述之中的L-SQ、LTEM、和无偏压LTEM的至少一种装置，其特征在于，上述光线和上述观测系统的检测器的位置是固定的。
11.根据权利要求10所述的非破坏检查装置，其特征在于，上述观测系统的检测器，具有配置成线状的多个SQUID元件，上述光线和配置成上述线状的上述多个SQUID元件以在长度方向上下重叠的方式固定。
12.根据权利要求6至11的任意一项所述的非破坏检查装置，其特征在于，上述二维图像形成部包含对取得的二维图像和作为其基础的多个一维图像进行显示的显示部。
13.根据权利要求12所述的非破坏检查装置，其特征在于，上述显示部对上述被检查体的布局和上述二维图像进行重叠显示。
全文摘要
本发明提高非破坏检查的效率。代替现有的在被检查体上二维地扫描光点的方法，通过在被检查体上在X方向和Y方向各扫描一次光线，得到两个一维图像，通过运算从取得的两个一维图像再构筑二维图像。从而，被检查体和光线的相对扫描，只需要用于得到第一和第二一维图像的两次扫描即可，所以扫描时间和现有相比得到大幅度的缩短。
文档编号H01L21/66GK1959395SQ20061014392
公开日2007年5月9日 申请日期2006年11月2日 优先权日2005年11月2日
发明者二川清 申请人:恩益禧电子股份有限公司