検査装置及び方法
【課題】
故障検出の分解能を高める装置と方法の提供。
【解決手段】
検査対象のサンプル１０１の予め定められた検出箇所に関連付けされた所定範囲の領域に対して加熱用のレーザビームを掃引し、サンプルの検出箇所に検出用レーザをあて検出用レーザの反射光から、熱反射情報又は赤外線の強度を検出する検出器１１０を備え、検出箇所からの検出結果に基づき、所定範囲の領域の熱分布情報を取得する。
故障検出の分解能を高める装置と方法の提供。
【解決手段】
検査対象のサンプル１０１の予め定められた検出箇所に関連付けされた所定範囲の領域に対して加熱用のレーザビームを掃引し、サンプルの検出箇所に検出用レーザをあて検出用レーザの反射光から、熱反射情報又は赤外線の強度を検出する検出器１１０を備え、検出箇所からの検出結果に基づき、所定範囲の領域の熱分布情報を取得する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置と方法に関し、特に、半導体装置の相互配線の欠陥等の検出に用いて好適な装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の内部相互配線の欠陥をレーザビームを用いて検査する方法として、例えばポンプレーザと呼ばれる強度変化のある加熱用のレーザをサンプルに照射し、その結果、サンプルに生じた反射率の変化をプローブレーザの反射率の変化として検出する手法が知られている。この従来の手法について、図５を参照して説明しておく。図５は、非特許文献１の記載内容に基づく図面であり、特許文献１、２に従来技術として説明されているものである。図５において、第１ハーフミラー２０５は、ポンプレーザ発生部２０４からの加熱用レーザ（予め定められた周波数ωで強度変調されている）を、顕微鏡光学系（対物レンズ）２０７の光軸に一致して通過させるよう作用し、プローブレーザ（検出用レーザ）発生部２０３からの検出用レーザ（強度は一定）を、顕微鏡光学系２０７の光軸に一致して反射させるように作用する。第１ハーフミラー２０５を通過した加熱用レーザと第１ハーフミラー２０５で反射された検出用レーザは、顕微鏡光学系（対物レンズ）２０７を介して、サンプル２０１の上に集光される。検出用レーザは、強度変調された加熱用レーザと同一のスポットに集光され、加熱用レーザによって誘起されたサンプルの反射率の変化（温度変化により反射率が変化する）が検出用レーザの反射光に基づき測定される。すなわち、サンプル２０１からの検出用レーザの反射光は、加熱用レーザと同一周波数のＡＣ（交流）成分を有し、第１ハーフミラー２０５及び第２ハーフミラー２０６を介して、サーマルウエーブシグナル（熱波信号）検出器２０８で検出される。サーマルウエーブシグナル検出器２０８で検出された反射光のＡＣ成分ΔＲ（周波数ω）とＤＣ成分Ｒとの比ΔＲ／Ｒをサーマルウエーブシグナルという（非特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献３には、半導体集積回路チップの内部相互配線に電流を流した状態でレーザビームを照射し内部相互配線に流れる電流の変化を検知することで、内部相互配線の欠陥を検出する装置において、チップに照射するレーザビームによって電子・正孔対が励起しない波長範囲を選択するようにした検査装置が開示されている。
【０００４】
非特許文献２には、金属配線構造におけるラインとビアのボイドを特徴付ける手法として、ライン又はビアチェインのような構造体（レーザスポットサイズよりも小さい）に集光されたレーザビームをあて焦点からの熱伝導（したがってスポット下の温度）がラインとビアの密度の関数であり、レーザの反射を用いて温度を測定し、ビア又はライン（配線）の接続を直接かつ非破壊的に測定する手法が記載されている。
【０００５】
サンプルを、電流加熱、加熱物体の接触による加熱、電子ビーム、レーザビーム（パルス）の照射等によって、周期的に加熱し、サンプルから発生される赤外線を高感度エリアセンサで検出することで、断線箇所を検出するシステム等では、加熱する箇所（スポット）を変更した場合、再び、高感度エリアセンサで撮像し、欠陥箇所を絞りこんでいく。しかしながら、赤外線の波長が長いため空間分解能が低い。
【０００６】
図６（Ａ）に示すように、配線に断線がない場合、加熱用レーザビームを熱印加点に照射し、赤外線エリアカメラにて赤外線の発光を検出し、検出された赤外線の強度を輝度（階調）に対応させて表示装置に画像表示すると、例えば図６（Ｂ）に示すように、該熱印加点に近い領域で輝度が高く、遠い部分で輝度が低くなる像が得られる。
【０００７】
一方、図７（Ａ）に示すように、配線に断線がある場合、赤外線の波長が長いため、空間分解能が低く、断線箇所を特定することはできない。加熱用レーザビームが印加される熱印加点に対して、赤外線エリアカメラで赤外線の発光を検出し、検出された赤外線の強度を輝度に対応させて画像表示した場合、図７（Ｂ）に示すように、円で囲んだ領域のどこに断線があるか特定することは困難であるか不可能である。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−３００８２４号公報（第３図）
【特許文献２】特開平７−９２２３７号公報（第３図）
【特許文献３】特許第２５１８５４０号公報（第１図）
【非特許文献１】Technology-Thermal Wave(Implant) 平成１７年４月４日検索 インターネット＜URL:http://www.thermawave.com/technology/thermal.htm/＞
【非特許文献２】P.Borden, J.P.Li, D.Derro, S.Smith, A.Diebold and W.Chism, "Copper line and via voiding measurements using metal illumination," IEEE Transaction on Semiconductor Manufacttureing, VOL.16, issure 3, Aug.30 2003, 第409-416頁
【非特許文献３】James Christofferson, Daryoosh Vashaee, Ali Shakouri, Philip Melese, and Edward T Croke III, "Thermoreflectance Imaging of Superlattice Micro Refrigerators" 平成１７年４月４日検索 インターネット＜URL:http://quantam.soe.ussc.edu/publications/01_02/AC4.pdf＞
【非特許文献４】Naoyuki Taketoshi, Tetsuya Baba and Akira Ono, "Development of a thermal diffusivity measurement system for metal thin films using picosecond thermoreflectance technique," Measurement Science and technology 12 (2001)、第2064-2073頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記したように、サンプルを加熱し発生する赤外線を検出するシステムにおいては、赤外線の波長が長いため、空間分解能が悪く、このため、不良箇所を特定することができない、という課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願で開示される発明は、概略以下の構成とされる。
【００１１】
本発明の１つのアスペクトに係る装置は、検査対象のサンプルの予め定められた検出箇所に関連付けされた所定範囲の領域に対して加熱箇所を掃引する手段と、前記検出箇所からの熱情報を検出する手段と、を備え、前記検出箇所からの熱情報の検出結果に基づき、前記所定範囲の領域に関する熱分布情報を採取可能としている。
【００１２】
本発明において、前記加熱箇所を掃引する手段は、前記サンプルの前記所定範囲の領域に対して加熱用のビームを掃引し、前記加熱用のビームの掃引による前記所定範囲の領域内の加熱箇所に対応して、前記検出箇所から検出された熱情報に基づき、前記所定範囲の領域に関する熱分布情報を採取可能としている。
【００１３】
本発明において、前記検出箇所からの熱情報の検出結果に基づき、加熱された前記所定範囲の領域から前記検出箇所への熱伝達に関する情報を取得する手段を備え、前記所定範囲の領域内に、又は、前記所定範囲の領域と前記検出箇所との間に、熱的に不連続な箇所があるか否かを検出自在としている。
【００１４】
本発明において、前記検出箇所からの熱情報を検出する手段は、前記検出箇所からの検出光の反射光を検出し、熱反射情報を取得するか、あるいは、前記検出箇所からの赤外線を検出し、赤外線強度情報を取得する。
【００１５】
本発明において、前記加熱用のビームを掃引する手段は、前記サンプルの前記所定範囲の領域に対して強度変調された加熱用のレーザビームを掃引する。また前記検出箇所から熱情報を検出する手段は、前記サンプルの前記検出箇所に検出用のレーザを集光し前記検出箇所からの前記検出用のレーザの反射光を選択して検出する。
【００１６】
本発明において、前記加熱用のレーザビームを掃引する手段は、前記サンプルに配設され一の方向に延在されてなる導電部材に関して前記導電部材の前記一の方向の所定の区間内の複数箇所で前記加熱用のレーザビームを照射し、前記サンプルの前記検出箇所は、前記導電部材上の前記区間と離間した位置、あるいは、前記導電部材の前記区間と熱的に接続された位置に配置されており、前記検出箇所からの前記検出用のレーザの反射光の検出結果に基づき、前記区間における前記導電部材の熱反射の分布像を取得可能としている。
【００１７】
本発明において、前記加熱用のレーザビームを掃引する手段は、前記検出箇所に関して前記導電部材の長手方向の所定の区間の遠端側と近端側の間で、前記導電部材の一側から他側へ前記加熱用のレーザビームを掃引し、つづいて前記導電部材の長手方向に所定間隔あけて前記他側から前記一側に折り返し前記加熱用のレーザビームを掃引するようにしてもよい。
【００１８】
本発明において、前記加熱用のレーザビームの掃引時における前記検出箇所からの前記検出用のレーザの反射光の検出結果を、前記加熱用のレーザビームの掃引位置に対応した位置の像として出力装置に出力するようにしてもよい。
【００１９】
本発明において、前記加熱用レーザビームで加熱された熱が前記導電部材を伝達する割合が、前記導電部材に断線がある場合とない場合とで異なることを利用して、前記サンプルの導電部材における断線の有無、及び、断線が有る場合には断線箇所を特定する。
【００２０】
本発明において、前記サンプルが半導体装置よりなり、熱伝導の分布から得られた不良箇所を、前記半導体装置のレイアウトデータに対応付けることで、故障解析装置としての利用を可能としている。
【００２１】
本発明においては、変形例として、前記検出箇所と、前記加熱箇所とを同一としてもよい。
【００２２】
本発明の他のアスペクトに係る方法は、検査対象のサンプルの予め定められた検出箇所に関連付けされた所定範囲の領域に対して加熱箇所を掃引してゆき、前記検出箇所からの熱情報を検出する工程と、前記検出箇所からの熱情報の検出結果に基づき、前記所定範囲の領域に関する熱分布情報を取得する工程と、を含む。
【００２３】
本発明に係る方法においては、加熱用のビームを前記所定範囲の領域内で掃引することで、前記所定範囲の領域に対する前記加熱箇所の掃引を実行し、前記加熱用のビームの掃引による前記所定範囲の領域内の前記加熱箇所に対応して、前記検出箇所から検出された熱情報に基づき、前記所定範囲の領域に関する熱分布情報を採取可能としている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、加熱用の光を用いて所定範囲の領域を掃引し検出箇所からの熱情報に基づき、所定範囲の領域の熱情報を取得することにより、分解能が向上し、高精度の欠陥の絞込みを可能としている。
【００２５】
また、本発明によれば、検出箇所を固定することにより、空間分解能の低下は回避される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
上記した本発明についてさらに詳細に説明すべく添付図面を参照して以下に説明する。
【００２７】
はじめに、本発明の原理を説明する。本発明においては、加熱用のレーザ光にて、サンプルの所定範囲の領域（検査面）を掃引し、前記領域内の配線等を含む各箇所を加熱し、検出光は、配線の一箇所（検出箇所）に照射し、該検出箇所からの検出用レーザの反射光を検出し、あるいは、該検出箇所からの赤外線の強度の検出により、加熱用のレーザで加熱された掃引領域での熱が、配線を伝達する割合が断線がある場合とない場合で異なることを利用して、高感度（高分解能）で、断線の検出を可能としている。
【００２８】
本発明の一実施形態において、加熱用のレーザビームの掃引は、特に制限されないが、配線の断線を検出する場合には、配線上の検出箇所に関して該配線の長手方向の所定の区間の遠端側と近端側の間で、配線の一側から他側へ加熱用のレーザを掃引し、つづいて前記配線の長手方向に所定間隔あけて他側から一側に折り返し加熱用のレーザビームを掃引するようにしてもよい。
【００２９】
また、本発明の一実施形態において、加熱用のレーザビームの掃引時における、配線の検出箇所からの検出用のレーザ光の反射光の検出結果を、加熱用のレーザビームの掃引位置に対応した位置の像として、画像表示するようにしてもよい。以下実施例に即して説明する。
【実施例】
【００３０】
図１は、本発明の一実施例の検査装置の要部構成を示す図である。図１を参照すると、この検査装置は、検査対象のサンプル１０１を載置するステージ１０２と、検出用レーザ（プローブレーザ）を出力する検出用レーザ発生部１０３と、所定の周波数で強度変調された加熱用のレーザ（ポンプレーザ）を出力するポンプレーザ発生部１０４と、ポンプレーザ発生部１０４からの加熱用のレーザビームを掃引するレーザ掃引手段１０８と、第１、第２ハーフミラー１０５、１０６と、顕微鏡光学系（対物レンズ）１０７と、検出用レーザの反射光を選択的に通過させるフィルタ１０９と、熱反射光信号検出器１１０とを備えている。
【００３１】
検出用レーザ発生部１０３は、一定強度の検出用レーザを出力する。ポンプレーザ発生部１０４は、不図示の加熱用レーザ発生部から出力されるレーザ光を所定周波数で周期的に強度変調して出力する。第１ハーフミラー１０５は、加熱用レーザビームを顕微鏡光学系１０７の光軸に一致して通過させ、検出用レーザビームを顕微鏡光学系（対物レンズ）１０７の光軸に一致して反射させるよう作用する。第２ハーフミラー１０６は、検出用レーザ発生部１０３からの検出用レーザを光軸に一致させて通過させ、第１ハーフミラー１０５により反射された検出用レーザの反射光を反射してフィルタ１０９へと導く。なお、第２ハーフミラー１０６とフィルタ１０９との間に結像レンズを備えた構成としてもよい。
【００３２】
フィルタ１０９は、加熱用レーザビームの反射光を遮断し、検出用レーザビームの反射光のみを通過させる。熱反射光信号検出器１１０は例えばフォトダイオード等で構成され、フィルタ１０９を通過した検出用レーザビームを検出する。
【００３３】
レーザ掃引手段１０８は、加熱用レーザをXY方向に走査するスキャン機構を備え、例えばポリゴンミラーあるいは音響光学偏向素子等、ビームの偏向制御を行い、ラスタ走査可能なデバイスを備えている。
【００３４】
加熱用レーザビームの掃引等の加熱による温度の変化ΔＴにより金属膜（サンプル１０１が半導体装置の場合、配線等の導電部材）の反射率Ｒが変化することから、検出箇所１１１（本実施例では位置固定）からの検出用レーザの反射光の検出結果に基づき、レーザ掃引手段１０８による加熱用レーザビームの掃引範囲（図１の矢印で示す範囲）における、熱反射率の変化（温度変化）の様子を採取することができる。熱反射率の算出は、サンプルに周期的な励起パルスを与え、反射光を光検出器で検出し、温度変化を高空間分解能で検出する熱反射（thermoreflectance measurement）法等を用いてもよい（非特許文献３、４等参照）。そして、この熱反射率の算出は、熱反射光信号検出器１１０で行ってもよいし、あるいは、熱反射光信号検出器１１０からの検出信号を、ＣＰＵ等のコントローラ（不図示）で受け、該コントローラで熱反射率を算出し、算出した結果を表示装置（不図示）に出力するようにしてもよい。
【００３５】
ステージ１０２は、XY方向に位置決め自在なXYステージであってもよいし、Z方向に位置決め自在なXYZステージであってもよい。
【００３６】
図２、図３は、図１の検査装置を、半導体装置の配線の断線検出等に用いた一実施例を説明するための図である。
【００３７】
図２（Ａ）を参照すると、１は検査対象のメタル配線（metal interconnect）、２は配線１に対して熱反射をモニタする検出箇所（定点検出箇所；図１の１１１に対応する）であり例えば配線１上に設定される。３は、図１のレーザ掃引手段１０８による加熱用レーザビームの掃引の軌跡である。加熱用レーザビーム（ポンプレーザビーム）を、３で示すように、検出箇所に関して、配線１の長手方向の所定区間の遠端と近端の間を、配線１にほぼ直行する方向に配線１の一側（図では左）から他側（図では右）に横切って走査し、前回の走査位置から、長手方向に所定間隔おいて、配線１の他側から一側に折り返して走査し、前回の走査位置から所定間隔おいて、再び配線１の一側から他側に横切って走査する手順を、繰り返す。なお、加熱用レーザビームの掃引は、上記のようなジグザグの掃引に制限されるものでなく、配線１のパタン形状等に応じて、任意の掃引が用いられる。検出箇所（定点検出箇所）２は、掃引される配線１と同一配線上に設けられているが、該配線１上のレーザの掃引範囲と熱的に接続している任意の配線、ビア等であってもよいことは勿論である。すなわち、検出箇所（定点検出箇所）２は、加熱用レーザビームの掃引による熱をモニタできる箇所（掃引範囲の加熱による熱が伝達する箇所）であればよい。
【００３８】
本実施例においては、加熱用レーザビームを掃引しながら検出箇所２からの検出用レーザの反射光を、図１の熱反射光信号検出器１１０で検出し、熱反射率の変化から配線１の温度分布を導出する。
【００３９】
加熱用レーザビームの掃引位置が検出箇所（定点検出箇所）２に近づくにしたがって、検出箇所２からの熱反射率の変化は大きい。
【００４０】
熱反射光信号検出器１１０で検出された信号は、表示装置（不図示）に画像として表示され、例えば図２（Ｂ）のように、信号のレベル（強度）に応じた輝度（階調）にて表示される。特に制限されないが、例えば熱反射率の変化の大きいほど、高い輝度（明るい階調）として表示される。
【００４１】
図２（Ｂ）は、加熱用レーザビームの掃引による配線１（図２（Ａ））の掃引範囲の温度分布（２次元分布）を像として、表示装置（不図示）に表示したものであり、図２（Ａ）の加熱用レーザの掃引の１ライン目の掃引時における検出箇所（定点検出箇所）２からの検出用レーザの反射光の検出結果に基づき、熱反射率の変化の大きさを、該１ライン目の掃引の位置に対応させて画像表示し、同様にして、２、３、…、ｎライン目の各ライン掃引時における検出箇所（定点検出箇所）２からの検出用レーザの反射光の検出結果に基づき、熱反射率の変化の大きさを、該当するライン目の掃引の位置に対応させて、画像表示したものである（図３（Ｂ）も同様）。
【００４２】
配線１の掃引範囲内に断線がない場合、図２（Ｃ）に示すように、配線１上の加熱用レーザビームの掃引範囲における輝度（階調）の変化の様子は、配線１の掃引範囲の始端から終端まで連続的となる。図２（Ｂ）が、加熱用レーザビームの掃引による掃引範囲の温度変化（熱反射率の変化）を２次元画像として、表示装置（不図示）に表示したものであるのに対し、図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）の２次元画像の輝度（階調）を横軸、配線１の長手方向の掃引方向を縦軸で表したものである（図３（Ｃ）も同様）。なお、図２（Ｃ）のグラフの縦、横は入れ替えてもよい。
【００４３】
一方、図３（Ａ）に示すように、配線１に断線４があると、当該断線箇所から先の配線は熱の伝わり方が小さいため（熱伝導率が小）、熱反射光信号検出器１１０で検出された信号のレベル（強度）は小さい。加熱用レーザビームの掃引箇所が断線４の定点検出箇所２側にある場合、熱は断線４側には伝わりにくいため、図３（Ｃ）に示すように、加熱用レーザビームの掃引箇所が検出箇所２側にわずかに移動しただけで、急激に大きな信号強度となり、そのあと、検出箇所２に近づくにつれ、連続に信号強度が増大する。すなわち、図３（Ｃ）に示すように、断線箇所は不連続点として検出される。
【００４４】
すなわち、加熱用レーザで加熱された熱が、配線を伝達する割合が、断線がある場合とない場合で異なることを利用して、断線箇所における熱反射率の変化量の不連続点に基づき、断線箇所を特定している。なお、検出箇所（定点検出箇所）２に接続された配線１以外の場所（絶縁膜等）を、加熱用レーザで掃引した場合、該掃引箇所の熱は、検出箇所（定点検出箇所）２にはほとんど伝達されない。すなわち、熱良導体である配線１以外の場所での加熱用レーザビームで掃引による、検出箇所（定点検出箇所）２からの反射光の信号レベルは相対的に小とされ、このため、配線の欠陥情報を高精度に取得することができる。また、加熱用レーザビームの掃引間隔を狭めることで、断線箇所をより高精度に検出することができる。
【００４５】
上記したように、本実施例によれば、加熱用レーザを掃引することにより、検出位置の分解能が向上し、また検出箇所を固定しているため、分解能の低下はない。
【００４６】
次に、本発明の別の実施例として、図１の装置を用いて、サンプル１０１をなす半導体装置の配線等の検査を行い、検査結果を、当該半導体装置の設計情報（レイアウト情報）とつき合せ可能とした手法について説明する。熱反射光信号検出器１１０で検出された熱情報（熱反射率の変化）に対応する、レーザ掃引手段１０８による加熱用レーザビームの走査に関して、該加熱用レーザビームの掃引位置（画像表示される像の表示位置に対応する）と、その時点での光学系に対するステージ１０２の位置（サンプル１０１の位置）等から、サンプル１０１上での該加熱用レーザビームの掃引位置が求まる。これにより、表示装置（不図示）に表示される像（図２（Ｂ）又は図３（Ｂ）等参照）の座標と、サンプル１０１における加熱用レーザの掃引位置との対応付けが行われる。また、実デバイス（チップ）上における素子、配線等の位置座標は、該チップのレイアウトデータ（レイアウト装置で作成される）における位置座標に対応付けることができる。なお、この対応付けは、検査装置を構成するコンピュータで実行されるソフトウエアにより実現してもよいし、あるいは他のコンピュータ上で実行されるソフトウエアにより実現してもよい。サンプルの掃引位置と、レイアウトデータの位置座標を相互に関連付けすることで、図４（Ａ）に示したような加熱用レーザの掃引３の結果、図４（Ｃ）の熱分布から不連続点が検出された場合（断線箇所有り）、当該不連続点の位置座標に基づき、図４（Ｂ）に示すように、例えば表示装置に表示されたＣＡＤレイアウトデータにおいて、半導体装置の相互配線のパターンに、断線箇所有りを示す情報を表示することができる。あるいは、図４（Ｂ）のＣＡＤレイアウトデータに、図３（Ｂ）の熱分布像（熱反射率の分布）を重ねて表示する等、互いに関連付けて表示装置に表示するようにしてもよい。
【００４７】
このように、本実施例によれば、検査装置で検出された配線の断線箇所を、例えば半導体集積回路（ＬＳＩ）のレイアウトデータの所定のメタル配線層における位置情報に関連付けすることができ、故障解析に貢献するものと期待される。なお、ＣＡＤレイアウトの画面データ上に表示する断線の情報（文字、記号等）は任意である。
【００４８】
なお、上記実施例においては、図１の熱反射光信号検出器１１０にて熱反射の変化を検出したが、本発明はかかる構成に限定されるものでなく、例えばサンプルの検出箇所からの赤外線の強度変化を検出するようにしてもよい。加熱用レーザで掃引しながら各掃引位置に対して、固定された定点検出箇所からの赤外線強度変化（温度変化）を検出する構成としたことにより、長波長による空間分解能の低下という課題を解消し、温度変化ΔＴの検出の空間分解能を向上させることができる。定点検出箇所からの赤外線強度変化を、掃引位置に対応させて像として表示した場合にも、図２（Ｂ）あるいは図３（Ｂ）に示したような像を得ることができる。
【００４９】
なお、上記実施例の変形として、定点検出箇所を、加熱用レーザで掃引箇所と同一とし、検出用レーザと加熱用レーザを同一箇所に集光し、検出用レーザの反射光より反射率の変化を検出するようにしてもよい。さらに、上記実施例では、周波数変調された加熱用レーザビームを掃引する例を説明したが、サンプル上の所定の広がりを有する領域内を、要求精度等に対応したスポット径、ライン間隔等にて掃引し、周期的に加熱することができるものであれば、他のビーム等の加熱手段を用いてもよい。
【００５０】
以上本発明を上記実施例に即して説明したが、本発明は、上記実施例の構成に限定されるものでなく、本発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施例を説明する図（断線無し）であり、（Ａ）は加熱用レーザの掃引の様子を示す模式図、（Ｂ）は掃引範囲の熱分布像（熱反射率変化、赤外線強度変化）の模式図、（Ｃ）は熱分布の変化の様子を示す図である。
【図３】本発明の一実施例を説明する図（断線有り）であり、（Ａ）は加熱用レーザの掃引の様子を示す模式図、（Ｂ）は掃引範囲の熱分布像（熱反射率変化、赤外線強度変化）の模式図、（Ｃ）は温度の変化の様子を示す図である。
【図４】本発明の一実施例を説明する図であり、（Ａ）は加熱用レーザの掃引の様子を示す模式図、（Ｂ）はＣＡＤレイアウトデータ、（Ｃ）は熱分布の変化の様子を示す図である。
【図５】従来の検査装置の構成を示す図である。
【図６】従来の検査装置を説明するための図（断線無し）であり、（Ａ）は加熱用レーザの印加点を示す模式図、（Ｂ）は赤外線強度検出像を示す図である。
【図７】従来の検査装置を説明するための図（断線有り）であり、（Ａ）は加熱用レーザの印加点を示す模式図、（Ｂ）は赤外線強度検出像を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 配線
２ 検出箇所（定点検出箇所）
３ 加熱用レーザの掃引
４ 断線
１０１ サンプル
１０２ ステージ
１０３ 検出用レーザ発生部
１０４ ポンプレーザ発生部
１０５ ハーフミラー
１０６ ハーフミラー
１０７ 対物レンズ
１０８ レーザ掃引手段
１０９ フィルタ
１１０ 熱反射光信号検出器
１１１ 検出箇所
２０１ サンプル
２０２ ステージ
２０３ プローブレーザ発生部
２０４ ポンプレーザ発生部
２０５ ハーフミラー
２０６ ハーフミラー
２０７ 対物レンズ
２０８ 熱波信号検出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置と方法に関し、特に、半導体装置の相互配線の欠陥等の検出に用いて好適な装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の内部相互配線の欠陥をレーザビームを用いて検査する方法として、例えばポンプレーザと呼ばれる強度変化のある加熱用のレーザをサンプルに照射し、その結果、サンプルに生じた反射率の変化をプローブレーザの反射率の変化として検出する手法が知られている。この従来の手法について、図５を参照して説明しておく。図５は、非特許文献１の記載内容に基づく図面であり、特許文献１、２に従来技術として説明されているものである。図５において、第１ハーフミラー２０５は、ポンプレーザ発生部２０４からの加熱用レーザ（予め定められた周波数ωで強度変調されている）を、顕微鏡光学系（対物レンズ）２０７の光軸に一致して通過させるよう作用し、プローブレーザ（検出用レーザ）発生部２０３からの検出用レーザ（強度は一定）を、顕微鏡光学系２０７の光軸に一致して反射させるように作用する。第１ハーフミラー２０５を通過した加熱用レーザと第１ハーフミラー２０５で反射された検出用レーザは、顕微鏡光学系（対物レンズ）２０７を介して、サンプル２０１の上に集光される。検出用レーザは、強度変調された加熱用レーザと同一のスポットに集光され、加熱用レーザによって誘起されたサンプルの反射率の変化（温度変化により反射率が変化する）が検出用レーザの反射光に基づき測定される。すなわち、サンプル２０１からの検出用レーザの反射光は、加熱用レーザと同一周波数のＡＣ（交流）成分を有し、第１ハーフミラー２０５及び第２ハーフミラー２０６を介して、サーマルウエーブシグナル（熱波信号）検出器２０８で検出される。サーマルウエーブシグナル検出器２０８で検出された反射光のＡＣ成分ΔＲ（周波数ω）とＤＣ成分Ｒとの比ΔＲ／Ｒをサーマルウエーブシグナルという（非特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献３には、半導体集積回路チップの内部相互配線に電流を流した状態でレーザビームを照射し内部相互配線に流れる電流の変化を検知することで、内部相互配線の欠陥を検出する装置において、チップに照射するレーザビームによって電子・正孔対が励起しない波長範囲を選択するようにした検査装置が開示されている。
【０００４】
非特許文献２には、金属配線構造におけるラインとビアのボイドを特徴付ける手法として、ライン又はビアチェインのような構造体（レーザスポットサイズよりも小さい）に集光されたレーザビームをあて焦点からの熱伝導（したがってスポット下の温度）がラインとビアの密度の関数であり、レーザの反射を用いて温度を測定し、ビア又はライン（配線）の接続を直接かつ非破壊的に測定する手法が記載されている。
【０００５】
サンプルを、電流加熱、加熱物体の接触による加熱、電子ビーム、レーザビーム（パルス）の照射等によって、周期的に加熱し、サンプルから発生される赤外線を高感度エリアセンサで検出することで、断線箇所を検出するシステム等では、加熱する箇所（スポット）を変更した場合、再び、高感度エリアセンサで撮像し、欠陥箇所を絞りこんでいく。しかしながら、赤外線の波長が長いため空間分解能が低い。
【０００６】
図６（Ａ）に示すように、配線に断線がない場合、加熱用レーザビームを熱印加点に照射し、赤外線エリアカメラにて赤外線の発光を検出し、検出された赤外線の強度を輝度（階調）に対応させて表示装置に画像表示すると、例えば図６（Ｂ）に示すように、該熱印加点に近い領域で輝度が高く、遠い部分で輝度が低くなる像が得られる。
【０００７】
一方、図７（Ａ）に示すように、配線に断線がある場合、赤外線の波長が長いため、空間分解能が低く、断線箇所を特定することはできない。加熱用レーザビームが印加される熱印加点に対して、赤外線エリアカメラで赤外線の発光を検出し、検出された赤外線の強度を輝度に対応させて画像表示した場合、図７（Ｂ）に示すように、円で囲んだ領域のどこに断線があるか特定することは困難であるか不可能である。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−３００８２４号公報（第３図）
【特許文献２】特開平７−９２２３７号公報（第３図）
【特許文献３】特許第２５１８５４０号公報（第１図）
【非特許文献１】Technology-Thermal Wave(Implant) 平成１７年４月４日検索 インターネット＜URL:http://www.thermawave.com/technology/thermal.htm/＞
【非特許文献２】P.Borden, J.P.Li, D.Derro, S.Smith, A.Diebold and W.Chism, "Copper line and via voiding measurements using metal illumination," IEEE Transaction on Semiconductor Manufacttureing, VOL.16, issure 3, Aug.30 2003, 第409-416頁
【非特許文献３】James Christofferson, Daryoosh Vashaee, Ali Shakouri, Philip Melese, and Edward T Croke III, "Thermoreflectance Imaging of Superlattice Micro Refrigerators" 平成１７年４月４日検索 インターネット＜URL:http://quantam.soe.ussc.edu/publications/01_02/AC4.pdf＞
【非特許文献４】Naoyuki Taketoshi, Tetsuya Baba and Akira Ono, "Development of a thermal diffusivity measurement system for metal thin films using picosecond thermoreflectance technique," Measurement Science and technology 12 (2001)、第2064-2073頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記したように、サンプルを加熱し発生する赤外線を検出するシステムにおいては、赤外線の波長が長いため、空間分解能が悪く、このため、不良箇所を特定することができない、という課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願で開示される発明は、概略以下の構成とされる。
【００１１】
本発明の１つのアスペクトに係る装置は、検査対象のサンプルの予め定められた検出箇所に関連付けされた所定範囲の領域に対して加熱箇所を掃引する手段と、前記検出箇所からの熱情報を検出する手段と、を備え、前記検出箇所からの熱情報の検出結果に基づき、前記所定範囲の領域に関する熱分布情報を採取可能としている。
【００１２】
本発明において、前記加熱箇所を掃引する手段は、前記サンプルの前記所定範囲の領域に対して加熱用のビームを掃引し、前記加熱用のビームの掃引による前記所定範囲の領域内の加熱箇所に対応して、前記検出箇所から検出された熱情報に基づき、前記所定範囲の領域に関する熱分布情報を採取可能としている。
【００１３】
本発明において、前記検出箇所からの熱情報の検出結果に基づき、加熱された前記所定範囲の領域から前記検出箇所への熱伝達に関する情報を取得する手段を備え、前記所定範囲の領域内に、又は、前記所定範囲の領域と前記検出箇所との間に、熱的に不連続な箇所があるか否かを検出自在としている。
【００１４】
本発明において、前記検出箇所からの熱情報を検出する手段は、前記検出箇所からの検出光の反射光を検出し、熱反射情報を取得するか、あるいは、前記検出箇所からの赤外線を検出し、赤外線強度情報を取得する。
【００１５】
本発明において、前記加熱用のビームを掃引する手段は、前記サンプルの前記所定範囲の領域に対して強度変調された加熱用のレーザビームを掃引する。また前記検出箇所から熱情報を検出する手段は、前記サンプルの前記検出箇所に検出用のレーザを集光し前記検出箇所からの前記検出用のレーザの反射光を選択して検出する。
【００１６】
本発明において、前記加熱用のレーザビームを掃引する手段は、前記サンプルに配設され一の方向に延在されてなる導電部材に関して前記導電部材の前記一の方向の所定の区間内の複数箇所で前記加熱用のレーザビームを照射し、前記サンプルの前記検出箇所は、前記導電部材上の前記区間と離間した位置、あるいは、前記導電部材の前記区間と熱的に接続された位置に配置されており、前記検出箇所からの前記検出用のレーザの反射光の検出結果に基づき、前記区間における前記導電部材の熱反射の分布像を取得可能としている。
【００１７】
本発明において、前記加熱用のレーザビームを掃引する手段は、前記検出箇所に関して前記導電部材の長手方向の所定の区間の遠端側と近端側の間で、前記導電部材の一側から他側へ前記加熱用のレーザビームを掃引し、つづいて前記導電部材の長手方向に所定間隔あけて前記他側から前記一側に折り返し前記加熱用のレーザビームを掃引するようにしてもよい。
【００１８】
本発明において、前記加熱用のレーザビームの掃引時における前記検出箇所からの前記検出用のレーザの反射光の検出結果を、前記加熱用のレーザビームの掃引位置に対応した位置の像として出力装置に出力するようにしてもよい。
【００１９】
本発明において、前記加熱用レーザビームで加熱された熱が前記導電部材を伝達する割合が、前記導電部材に断線がある場合とない場合とで異なることを利用して、前記サンプルの導電部材における断線の有無、及び、断線が有る場合には断線箇所を特定する。
【００２０】
本発明において、前記サンプルが半導体装置よりなり、熱伝導の分布から得られた不良箇所を、前記半導体装置のレイアウトデータに対応付けることで、故障解析装置としての利用を可能としている。
【００２１】
本発明においては、変形例として、前記検出箇所と、前記加熱箇所とを同一としてもよい。
【００２２】
本発明の他のアスペクトに係る方法は、検査対象のサンプルの予め定められた検出箇所に関連付けされた所定範囲の領域に対して加熱箇所を掃引してゆき、前記検出箇所からの熱情報を検出する工程と、前記検出箇所からの熱情報の検出結果に基づき、前記所定範囲の領域に関する熱分布情報を取得する工程と、を含む。
【００２３】
本発明に係る方法においては、加熱用のビームを前記所定範囲の領域内で掃引することで、前記所定範囲の領域に対する前記加熱箇所の掃引を実行し、前記加熱用のビームの掃引による前記所定範囲の領域内の前記加熱箇所に対応して、前記検出箇所から検出された熱情報に基づき、前記所定範囲の領域に関する熱分布情報を採取可能としている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、加熱用の光を用いて所定範囲の領域を掃引し検出箇所からの熱情報に基づき、所定範囲の領域の熱情報を取得することにより、分解能が向上し、高精度の欠陥の絞込みを可能としている。
【００２５】
また、本発明によれば、検出箇所を固定することにより、空間分解能の低下は回避される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
上記した本発明についてさらに詳細に説明すべく添付図面を参照して以下に説明する。
【００２７】
はじめに、本発明の原理を説明する。本発明においては、加熱用のレーザ光にて、サンプルの所定範囲の領域（検査面）を掃引し、前記領域内の配線等を含む各箇所を加熱し、検出光は、配線の一箇所（検出箇所）に照射し、該検出箇所からの検出用レーザの反射光を検出し、あるいは、該検出箇所からの赤外線の強度の検出により、加熱用のレーザで加熱された掃引領域での熱が、配線を伝達する割合が断線がある場合とない場合で異なることを利用して、高感度（高分解能）で、断線の検出を可能としている。
【００２８】
本発明の一実施形態において、加熱用のレーザビームの掃引は、特に制限されないが、配線の断線を検出する場合には、配線上の検出箇所に関して該配線の長手方向の所定の区間の遠端側と近端側の間で、配線の一側から他側へ加熱用のレーザを掃引し、つづいて前記配線の長手方向に所定間隔あけて他側から一側に折り返し加熱用のレーザビームを掃引するようにしてもよい。
【００２９】
また、本発明の一実施形態において、加熱用のレーザビームの掃引時における、配線の検出箇所からの検出用のレーザ光の反射光の検出結果を、加熱用のレーザビームの掃引位置に対応した位置の像として、画像表示するようにしてもよい。以下実施例に即して説明する。
【実施例】
【００３０】
図１は、本発明の一実施例の検査装置の要部構成を示す図である。図１を参照すると、この検査装置は、検査対象のサンプル１０１を載置するステージ１０２と、検出用レーザ（プローブレーザ）を出力する検出用レーザ発生部１０３と、所定の周波数で強度変調された加熱用のレーザ（ポンプレーザ）を出力するポンプレーザ発生部１０４と、ポンプレーザ発生部１０４からの加熱用のレーザビームを掃引するレーザ掃引手段１０８と、第１、第２ハーフミラー１０５、１０６と、顕微鏡光学系（対物レンズ）１０７と、検出用レーザの反射光を選択的に通過させるフィルタ１０９と、熱反射光信号検出器１１０とを備えている。
【００３１】
検出用レーザ発生部１０３は、一定強度の検出用レーザを出力する。ポンプレーザ発生部１０４は、不図示の加熱用レーザ発生部から出力されるレーザ光を所定周波数で周期的に強度変調して出力する。第１ハーフミラー１０５は、加熱用レーザビームを顕微鏡光学系１０７の光軸に一致して通過させ、検出用レーザビームを顕微鏡光学系（対物レンズ）１０７の光軸に一致して反射させるよう作用する。第２ハーフミラー１０６は、検出用レーザ発生部１０３からの検出用レーザを光軸に一致させて通過させ、第１ハーフミラー１０５により反射された検出用レーザの反射光を反射してフィルタ１０９へと導く。なお、第２ハーフミラー１０６とフィルタ１０９との間に結像レンズを備えた構成としてもよい。
【００３２】
フィルタ１０９は、加熱用レーザビームの反射光を遮断し、検出用レーザビームの反射光のみを通過させる。熱反射光信号検出器１１０は例えばフォトダイオード等で構成され、フィルタ１０９を通過した検出用レーザビームを検出する。
【００３３】
レーザ掃引手段１０８は、加熱用レーザをXY方向に走査するスキャン機構を備え、例えばポリゴンミラーあるいは音響光学偏向素子等、ビームの偏向制御を行い、ラスタ走査可能なデバイスを備えている。
【００３４】
加熱用レーザビームの掃引等の加熱による温度の変化ΔＴにより金属膜（サンプル１０１が半導体装置の場合、配線等の導電部材）の反射率Ｒが変化することから、検出箇所１１１（本実施例では位置固定）からの検出用レーザの反射光の検出結果に基づき、レーザ掃引手段１０８による加熱用レーザビームの掃引範囲（図１の矢印で示す範囲）における、熱反射率の変化（温度変化）の様子を採取することができる。熱反射率の算出は、サンプルに周期的な励起パルスを与え、反射光を光検出器で検出し、温度変化を高空間分解能で検出する熱反射（thermoreflectance measurement）法等を用いてもよい（非特許文献３、４等参照）。そして、この熱反射率の算出は、熱反射光信号検出器１１０で行ってもよいし、あるいは、熱反射光信号検出器１１０からの検出信号を、ＣＰＵ等のコントローラ（不図示）で受け、該コントローラで熱反射率を算出し、算出した結果を表示装置（不図示）に出力するようにしてもよい。
【００３５】
ステージ１０２は、XY方向に位置決め自在なXYステージであってもよいし、Z方向に位置決め自在なXYZステージであってもよい。
【００３６】
図２、図３は、図１の検査装置を、半導体装置の配線の断線検出等に用いた一実施例を説明するための図である。
【００３７】
図２（Ａ）を参照すると、１は検査対象のメタル配線（metal interconnect）、２は配線１に対して熱反射をモニタする検出箇所（定点検出箇所；図１の１１１に対応する）であり例えば配線１上に設定される。３は、図１のレーザ掃引手段１０８による加熱用レーザビームの掃引の軌跡である。加熱用レーザビーム（ポンプレーザビーム）を、３で示すように、検出箇所に関して、配線１の長手方向の所定区間の遠端と近端の間を、配線１にほぼ直行する方向に配線１の一側（図では左）から他側（図では右）に横切って走査し、前回の走査位置から、長手方向に所定間隔おいて、配線１の他側から一側に折り返して走査し、前回の走査位置から所定間隔おいて、再び配線１の一側から他側に横切って走査する手順を、繰り返す。なお、加熱用レーザビームの掃引は、上記のようなジグザグの掃引に制限されるものでなく、配線１のパタン形状等に応じて、任意の掃引が用いられる。検出箇所（定点検出箇所）２は、掃引される配線１と同一配線上に設けられているが、該配線１上のレーザの掃引範囲と熱的に接続している任意の配線、ビア等であってもよいことは勿論である。すなわち、検出箇所（定点検出箇所）２は、加熱用レーザビームの掃引による熱をモニタできる箇所（掃引範囲の加熱による熱が伝達する箇所）であればよい。
【００３８】
本実施例においては、加熱用レーザビームを掃引しながら検出箇所２からの検出用レーザの反射光を、図１の熱反射光信号検出器１１０で検出し、熱反射率の変化から配線１の温度分布を導出する。
【００３９】
加熱用レーザビームの掃引位置が検出箇所（定点検出箇所）２に近づくにしたがって、検出箇所２からの熱反射率の変化は大きい。
【００４０】
熱反射光信号検出器１１０で検出された信号は、表示装置（不図示）に画像として表示され、例えば図２（Ｂ）のように、信号のレベル（強度）に応じた輝度（階調）にて表示される。特に制限されないが、例えば熱反射率の変化の大きいほど、高い輝度（明るい階調）として表示される。
【００４１】
図２（Ｂ）は、加熱用レーザビームの掃引による配線１（図２（Ａ））の掃引範囲の温度分布（２次元分布）を像として、表示装置（不図示）に表示したものであり、図２（Ａ）の加熱用レーザの掃引の１ライン目の掃引時における検出箇所（定点検出箇所）２からの検出用レーザの反射光の検出結果に基づき、熱反射率の変化の大きさを、該１ライン目の掃引の位置に対応させて画像表示し、同様にして、２、３、…、ｎライン目の各ライン掃引時における検出箇所（定点検出箇所）２からの検出用レーザの反射光の検出結果に基づき、熱反射率の変化の大きさを、該当するライン目の掃引の位置に対応させて、画像表示したものである（図３（Ｂ）も同様）。
【００４２】
配線１の掃引範囲内に断線がない場合、図２（Ｃ）に示すように、配線１上の加熱用レーザビームの掃引範囲における輝度（階調）の変化の様子は、配線１の掃引範囲の始端から終端まで連続的となる。図２（Ｂ）が、加熱用レーザビームの掃引による掃引範囲の温度変化（熱反射率の変化）を２次元画像として、表示装置（不図示）に表示したものであるのに対し、図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）の２次元画像の輝度（階調）を横軸、配線１の長手方向の掃引方向を縦軸で表したものである（図３（Ｃ）も同様）。なお、図２（Ｃ）のグラフの縦、横は入れ替えてもよい。
【００４３】
一方、図３（Ａ）に示すように、配線１に断線４があると、当該断線箇所から先の配線は熱の伝わり方が小さいため（熱伝導率が小）、熱反射光信号検出器１１０で検出された信号のレベル（強度）は小さい。加熱用レーザビームの掃引箇所が断線４の定点検出箇所２側にある場合、熱は断線４側には伝わりにくいため、図３（Ｃ）に示すように、加熱用レーザビームの掃引箇所が検出箇所２側にわずかに移動しただけで、急激に大きな信号強度となり、そのあと、検出箇所２に近づくにつれ、連続に信号強度が増大する。すなわち、図３（Ｃ）に示すように、断線箇所は不連続点として検出される。
【００４４】
すなわち、加熱用レーザで加熱された熱が、配線を伝達する割合が、断線がある場合とない場合で異なることを利用して、断線箇所における熱反射率の変化量の不連続点に基づき、断線箇所を特定している。なお、検出箇所（定点検出箇所）２に接続された配線１以外の場所（絶縁膜等）を、加熱用レーザで掃引した場合、該掃引箇所の熱は、検出箇所（定点検出箇所）２にはほとんど伝達されない。すなわち、熱良導体である配線１以外の場所での加熱用レーザビームで掃引による、検出箇所（定点検出箇所）２からの反射光の信号レベルは相対的に小とされ、このため、配線の欠陥情報を高精度に取得することができる。また、加熱用レーザビームの掃引間隔を狭めることで、断線箇所をより高精度に検出することができる。
【００４５】
上記したように、本実施例によれば、加熱用レーザを掃引することにより、検出位置の分解能が向上し、また検出箇所を固定しているため、分解能の低下はない。
【００４６】
次に、本発明の別の実施例として、図１の装置を用いて、サンプル１０１をなす半導体装置の配線等の検査を行い、検査結果を、当該半導体装置の設計情報（レイアウト情報）とつき合せ可能とした手法について説明する。熱反射光信号検出器１１０で検出された熱情報（熱反射率の変化）に対応する、レーザ掃引手段１０８による加熱用レーザビームの走査に関して、該加熱用レーザビームの掃引位置（画像表示される像の表示位置に対応する）と、その時点での光学系に対するステージ１０２の位置（サンプル１０１の位置）等から、サンプル１０１上での該加熱用レーザビームの掃引位置が求まる。これにより、表示装置（不図示）に表示される像（図２（Ｂ）又は図３（Ｂ）等参照）の座標と、サンプル１０１における加熱用レーザの掃引位置との対応付けが行われる。また、実デバイス（チップ）上における素子、配線等の位置座標は、該チップのレイアウトデータ（レイアウト装置で作成される）における位置座標に対応付けることができる。なお、この対応付けは、検査装置を構成するコンピュータで実行されるソフトウエアにより実現してもよいし、あるいは他のコンピュータ上で実行されるソフトウエアにより実現してもよい。サンプルの掃引位置と、レイアウトデータの位置座標を相互に関連付けすることで、図４（Ａ）に示したような加熱用レーザの掃引３の結果、図４（Ｃ）の熱分布から不連続点が検出された場合（断線箇所有り）、当該不連続点の位置座標に基づき、図４（Ｂ）に示すように、例えば表示装置に表示されたＣＡＤレイアウトデータにおいて、半導体装置の相互配線のパターンに、断線箇所有りを示す情報を表示することができる。あるいは、図４（Ｂ）のＣＡＤレイアウトデータに、図３（Ｂ）の熱分布像（熱反射率の分布）を重ねて表示する等、互いに関連付けて表示装置に表示するようにしてもよい。
【００４７】
このように、本実施例によれば、検査装置で検出された配線の断線箇所を、例えば半導体集積回路（ＬＳＩ）のレイアウトデータの所定のメタル配線層における位置情報に関連付けすることができ、故障解析に貢献するものと期待される。なお、ＣＡＤレイアウトの画面データ上に表示する断線の情報（文字、記号等）は任意である。
【００４８】
なお、上記実施例においては、図１の熱反射光信号検出器１１０にて熱反射の変化を検出したが、本発明はかかる構成に限定されるものでなく、例えばサンプルの検出箇所からの赤外線の強度変化を検出するようにしてもよい。加熱用レーザで掃引しながら各掃引位置に対して、固定された定点検出箇所からの赤外線強度変化（温度変化）を検出する構成としたことにより、長波長による空間分解能の低下という課題を解消し、温度変化ΔＴの検出の空間分解能を向上させることができる。定点検出箇所からの赤外線強度変化を、掃引位置に対応させて像として表示した場合にも、図２（Ｂ）あるいは図３（Ｂ）に示したような像を得ることができる。
【００４９】
なお、上記実施例の変形として、定点検出箇所を、加熱用レーザで掃引箇所と同一とし、検出用レーザと加熱用レーザを同一箇所に集光し、検出用レーザの反射光より反射率の変化を検出するようにしてもよい。さらに、上記実施例では、周波数変調された加熱用レーザビームを掃引する例を説明したが、サンプル上の所定の広がりを有する領域内を、要求精度等に対応したスポット径、ライン間隔等にて掃引し、周期的に加熱することができるものであれば、他のビーム等の加熱手段を用いてもよい。
【００５０】
以上本発明を上記実施例に即して説明したが、本発明は、上記実施例の構成に限定されるものでなく、本発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施例を説明する図（断線無し）であり、（Ａ）は加熱用レーザの掃引の様子を示す模式図、（Ｂ）は掃引範囲の熱分布像（熱反射率変化、赤外線強度変化）の模式図、（Ｃ）は熱分布の変化の様子を示す図である。
【図３】本発明の一実施例を説明する図（断線有り）であり、（Ａ）は加熱用レーザの掃引の様子を示す模式図、（Ｂ）は掃引範囲の熱分布像（熱反射率変化、赤外線強度変化）の模式図、（Ｃ）は温度の変化の様子を示す図である。
【図４】本発明の一実施例を説明する図であり、（Ａ）は加熱用レーザの掃引の様子を示す模式図、（Ｂ）はＣＡＤレイアウトデータ、（Ｃ）は熱分布の変化の様子を示す図である。
【図５】従来の検査装置の構成を示す図である。
【図６】従来の検査装置を説明するための図（断線無し）であり、（Ａ）は加熱用レーザの印加点を示す模式図、（Ｂ）は赤外線強度検出像を示す図である。
【図７】従来の検査装置を説明するための図（断線有り）であり、（Ａ）は加熱用レーザの印加点を示す模式図、（Ｂ）は赤外線強度検出像を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 配線
２ 検出箇所（定点検出箇所）
３ 加熱用レーザの掃引
４ 断線
１０１ サンプル
１０２ ステージ
１０３ 検出用レーザ発生部
１０４ ポンプレーザ発生部
１０５ ハーフミラー
１０６ ハーフミラー
１０７ 対物レンズ
１０８ レーザ掃引手段
１０９ フィルタ
１１０ 熱反射光信号検出器
１１１ 検出箇所
２０１ サンプル
２０２ ステージ
２０３ プローブレーザ発生部
２０４ ポンプレーザ発生部
２０５ ハーフミラー
２０６ ハーフミラー
２０７ 対物レンズ
２０８ 熱波信号検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象のサンプルの予め定められた検出箇所に関連付けされた所定範囲の領域に対して加熱箇所を掃引する手段と、
前記検出箇所からの熱情報を検出する手段と、
を備え、前記検出箇所からの熱情報の検出結果に基づき、前記所定範囲の領域に関する熱分布情報を採取可能としてなる、ことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記加熱箇所を掃引する手段が、前記サンプルの前記所定範囲の領域に対して加熱用のビームを掃引する手段を備え、
前記加熱用のビームの掃引による前記所定範囲の領域内の加熱箇所に対応して、前記検出箇所から検出された熱情報に基づき、前記所定範囲の領域に関する熱分布情報を採取可能としてなる、ことを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項３】
前記検出箇所からの熱情報の検出結果に基づき、加熱された前記所定範囲の領域から前記検出箇所への熱伝達に関する情報を取得する手段を備え、前記所定範囲の領域内に、又は、前記所定範囲の領域と前記検出箇所との間に、熱的に不連続な箇所があるか否かを検出可能としてなる、ことを特徴とする請求項１又は２記載の検査装置。
【請求項４】
前記検出箇所からの熱情報を検出する手段は、前記検出箇所に照射された検出光の反射光を検出し、熱反射情報を取得するか、又は、前記検出箇所からの赤外線を検出し、赤外線強度情報を取得する、ことを特徴とする請求項１又は２記載の検査装置。
【請求項５】
前記加熱用のビームを掃引する手段が、前記サンプルの前記所定範囲の領域に対して、強度変調された加熱用のレーザビームを掃引する手段を備え、
前記検出箇所から熱情報を検出する手段が、前記サンプルの前記検出箇所に検出用のレーザを集光し前記検出箇所からの前記検出用のレーザの反射光を選択して検出する手段を備えている、ことを特徴とする請求項２記載の検査装置。
【請求項６】
前記加熱用のレーザビームを掃引する手段が、前記サンプルに配設され一の方向に延在されてなる導電部材に関して前記導電部材の前記一の方向の所定の区間内の複数箇所で前記加熱用のレーザビームを照射し、
前記サンプルの前記検出箇所は、前記導電部材上の前記区間と離間した位置、あるいは、前記導電部材の前記区間と熱的に接続された位置に配置されており、前記検出箇所からの前記検出用のレーザの反射光の検出結果に基づき、前記区間における前記導電部材の熱反射の分布像を取得可能としてなる、ことを特徴とする請求項５記載の検査装置。
【請求項７】
前記加熱用のレーザビームを掃引する手段が、前記検出箇所に関して前記導電部材の長手方向の所定の区間の遠端側と近端側の間で、前記導電部材の一側から他側へ前記加熱用のレーザを掃引し、つづいて前記導電部材の長手方向に所定間隔あけて前記他側から前記一側に折り返し前記加熱用のレーザビームを掃引する、ことを特徴とする請求項６記載の検査装置。
【請求項８】
前記加熱用のレーザビームの掃引時における前記検出箇所からの前記検出用のレーザの反射光の検出結果を、前記加熱用のレーザビームの掃引位置に対応した位置の像として生成し表示装置に出力する手段を備えている、ことを特徴とする請求項７記載の検査装置。
【請求項９】
前記加熱用のレーザビームで加熱された熱が、前記導電部材を伝達する割合が、前記導電部材に断線がある場合とない場合とで異なることを利用して、前記導電部材における断線の有無、及び、断線が有る場合には断線箇所を特定する手段を備えている、ことを特徴とする請求項６記載の検査装置。
【請求項１０】
前記サンプルが半導体装置よりなり、熱伝導の分布から得られた前記導電部材の不良箇所を、前記半導体装置のレイアウトデータに対応付ける手段を備えている、ことを特徴とする請求項９記載の検査装置。
【請求項１１】
前記検出箇所と、前記加熱箇所とを同一としてなる、ことを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項１２】
検査対象のサンプルの予め定められた検出箇所に関連付けされた所定範囲の領域に対して加熱箇所を掃引し、前記検出箇所からの熱情報を検出する工程と、
前記検出箇所からの熱情報の検出結果に基づき、前記所定範囲の領域に関する熱分布情報を取得する工程と、
を含む、ことを特徴とする検査方法。
【請求項１３】
加熱用のビームを前記所定範囲の領域内で掃引することで、前記所定範囲の領域に対する前記加熱箇所の掃引を実行し、
前記加熱用のビームの掃引による前記所定範囲の領域内の前記加熱箇所に対応して、前記検出箇所から検出された熱情報に基づき、前記所定範囲の領域に関する熱分布情報を採取可能としてなる、ことを特徴とする請求項１２記載の検査方法。
【請求項１４】
前記検出箇所からの熱情報の検出結果に基づき、加熱された前記所定範囲の領域から前記検出箇所への熱伝達に関する情報を取得し、前記所定範囲の領域内に、又は、前記所定範囲の領域と前記検出箇所との間に、熱的に不連続な箇所があるか否かを検出可能としてなる、ことを特徴とする請求項１２又は１３記載の検査方法。
【請求項１５】
前記検出箇所からの熱情報を検出するにあたり、前記検出箇所に照射された検出用レーザ光の反射光を検出し熱反射情報を取得するか、又は、前記検出箇所からの赤外線を検出し赤外線強度情報を取得する、ことを特徴とする請求項１２記載の検査方法。
【請求項１６】
前記加熱用のビームを掃引するにあたり、前記所定範囲の領域に対して強度変調された加熱用のレーザビームを掃引し、
前記検出箇所から熱情報を検出するにあたり、前記検出箇所に検出用のレーザを集光し前記検出箇所からの前記検出用のレーザの反射光を選択して検出する、ことを特徴とする請求項１３記載の検査方法。
【請求項１７】
前記所定範囲の領域に対して前記加熱用のレーザビームを掃引するにあたり、前記サンプルに配設され一の方向に延在されてなる導電部材に関して、前記導電部材の前記一の方向の所定の区間内の複数箇所で前記加熱用のレーザビームを照射し、
前記サンプルの前記検出箇所は、前記導電部材上の前記区間と離間した位置、あるいは、前記導電部材の前記区間と熱的に接続された位置に配置されており、前記検出箇所からの前記検出用のレーザの反射光の検出結果に基づき、前記区間における前記導電部材の熱反射の分布像を取得可能としてなる、ことを特徴とする請求項１６記載の検査方法。
【請求項１８】
前記検出箇所に関して前記導電部材の長手方向の所定の区間の遠端側と近端側の間で、前記導電部材の一側から他側へ前記加熱用のレーザビームを掃引し、つづいて前記導電部材の長手方向に所定間隔あけて前記他側から前記一側に折り返し前記加熱用のレーザビームを掃引する、ことを特徴とする請求項１７記載の検査方法。
【請求項１９】
前記加熱用のレーザの掃引時における前記検出箇所からの前記検出用のレーザの反射光の検出結果を、前記加熱用のレーザビームの掃引位置に対応した位置の像として表示する、ことを特徴とする請求項１８記載の検査方法。
【請求項２０】
前記加熱用のレーザビームで加熱された熱が、前記導電部材を伝達する割合が、前記導電部材に断線がある場合とない場合とで異なることを利用して、前記導電部材における断線の有無、及び、断線が有る場合には断線箇所を特定する工程を含む、ことを特徴とする請求項１７記載の検査方法。
【請求項１】
検査対象のサンプルの予め定められた検出箇所に関連付けされた所定範囲の領域に対して加熱箇所を掃引する手段と、
前記検出箇所からの熱情報を検出する手段と、
を備え、前記検出箇所からの熱情報の検出結果に基づき、前記所定範囲の領域に関する熱分布情報を採取可能としてなる、ことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記加熱箇所を掃引する手段が、前記サンプルの前記所定範囲の領域に対して加熱用のビームを掃引する手段を備え、
前記加熱用のビームの掃引による前記所定範囲の領域内の加熱箇所に対応して、前記検出箇所から検出された熱情報に基づき、前記所定範囲の領域に関する熱分布情報を採取可能としてなる、ことを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項３】
前記検出箇所からの熱情報の検出結果に基づき、加熱された前記所定範囲の領域から前記検出箇所への熱伝達に関する情報を取得する手段を備え、前記所定範囲の領域内に、又は、前記所定範囲の領域と前記検出箇所との間に、熱的に不連続な箇所があるか否かを検出可能としてなる、ことを特徴とする請求項１又は２記載の検査装置。
【請求項４】
前記検出箇所からの熱情報を検出する手段は、前記検出箇所に照射された検出光の反射光を検出し、熱反射情報を取得するか、又は、前記検出箇所からの赤外線を検出し、赤外線強度情報を取得する、ことを特徴とする請求項１又は２記載の検査装置。
【請求項５】
前記加熱用のビームを掃引する手段が、前記サンプルの前記所定範囲の領域に対して、強度変調された加熱用のレーザビームを掃引する手段を備え、
前記検出箇所から熱情報を検出する手段が、前記サンプルの前記検出箇所に検出用のレーザを集光し前記検出箇所からの前記検出用のレーザの反射光を選択して検出する手段を備えている、ことを特徴とする請求項２記載の検査装置。
【請求項６】
前記加熱用のレーザビームを掃引する手段が、前記サンプルに配設され一の方向に延在されてなる導電部材に関して前記導電部材の前記一の方向の所定の区間内の複数箇所で前記加熱用のレーザビームを照射し、
前記サンプルの前記検出箇所は、前記導電部材上の前記区間と離間した位置、あるいは、前記導電部材の前記区間と熱的に接続された位置に配置されており、前記検出箇所からの前記検出用のレーザの反射光の検出結果に基づき、前記区間における前記導電部材の熱反射の分布像を取得可能としてなる、ことを特徴とする請求項５記載の検査装置。
【請求項７】
前記加熱用のレーザビームを掃引する手段が、前記検出箇所に関して前記導電部材の長手方向の所定の区間の遠端側と近端側の間で、前記導電部材の一側から他側へ前記加熱用のレーザを掃引し、つづいて前記導電部材の長手方向に所定間隔あけて前記他側から前記一側に折り返し前記加熱用のレーザビームを掃引する、ことを特徴とする請求項６記載の検査装置。
【請求項８】
前記加熱用のレーザビームの掃引時における前記検出箇所からの前記検出用のレーザの反射光の検出結果を、前記加熱用のレーザビームの掃引位置に対応した位置の像として生成し表示装置に出力する手段を備えている、ことを特徴とする請求項７記載の検査装置。
【請求項９】
前記加熱用のレーザビームで加熱された熱が、前記導電部材を伝達する割合が、前記導電部材に断線がある場合とない場合とで異なることを利用して、前記導電部材における断線の有無、及び、断線が有る場合には断線箇所を特定する手段を備えている、ことを特徴とする請求項６記載の検査装置。
【請求項１０】
前記サンプルが半導体装置よりなり、熱伝導の分布から得られた前記導電部材の不良箇所を、前記半導体装置のレイアウトデータに対応付ける手段を備えている、ことを特徴とする請求項９記載の検査装置。
【請求項１１】
前記検出箇所と、前記加熱箇所とを同一としてなる、ことを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項１２】
検査対象のサンプルの予め定められた検出箇所に関連付けされた所定範囲の領域に対して加熱箇所を掃引し、前記検出箇所からの熱情報を検出する工程と、
前記検出箇所からの熱情報の検出結果に基づき、前記所定範囲の領域に関する熱分布情報を取得する工程と、
を含む、ことを特徴とする検査方法。
【請求項１３】
加熱用のビームを前記所定範囲の領域内で掃引することで、前記所定範囲の領域に対する前記加熱箇所の掃引を実行し、
前記加熱用のビームの掃引による前記所定範囲の領域内の前記加熱箇所に対応して、前記検出箇所から検出された熱情報に基づき、前記所定範囲の領域に関する熱分布情報を採取可能としてなる、ことを特徴とする請求項１２記載の検査方法。
【請求項１４】
前記検出箇所からの熱情報の検出結果に基づき、加熱された前記所定範囲の領域から前記検出箇所への熱伝達に関する情報を取得し、前記所定範囲の領域内に、又は、前記所定範囲の領域と前記検出箇所との間に、熱的に不連続な箇所があるか否かを検出可能としてなる、ことを特徴とする請求項１２又は１３記載の検査方法。
【請求項１５】
前記検出箇所からの熱情報を検出するにあたり、前記検出箇所に照射された検出用レーザ光の反射光を検出し熱反射情報を取得するか、又は、前記検出箇所からの赤外線を検出し赤外線強度情報を取得する、ことを特徴とする請求項１２記載の検査方法。
【請求項１６】
前記加熱用のビームを掃引するにあたり、前記所定範囲の領域に対して強度変調された加熱用のレーザビームを掃引し、
前記検出箇所から熱情報を検出するにあたり、前記検出箇所に検出用のレーザを集光し前記検出箇所からの前記検出用のレーザの反射光を選択して検出する、ことを特徴とする請求項１３記載の検査方法。
【請求項１７】
前記所定範囲の領域に対して前記加熱用のレーザビームを掃引するにあたり、前記サンプルに配設され一の方向に延在されてなる導電部材に関して、前記導電部材の前記一の方向の所定の区間内の複数箇所で前記加熱用のレーザビームを照射し、
前記サンプルの前記検出箇所は、前記導電部材上の前記区間と離間した位置、あるいは、前記導電部材の前記区間と熱的に接続された位置に配置されており、前記検出箇所からの前記検出用のレーザの反射光の検出結果に基づき、前記区間における前記導電部材の熱反射の分布像を取得可能としてなる、ことを特徴とする請求項１６記載の検査方法。
【請求項１８】
前記検出箇所に関して前記導電部材の長手方向の所定の区間の遠端側と近端側の間で、前記導電部材の一側から他側へ前記加熱用のレーザビームを掃引し、つづいて前記導電部材の長手方向に所定間隔あけて前記他側から前記一側に折り返し前記加熱用のレーザビームを掃引する、ことを特徴とする請求項１７記載の検査方法。
【請求項１９】
前記加熱用のレーザの掃引時における前記検出箇所からの前記検出用のレーザの反射光の検出結果を、前記加熱用のレーザビームの掃引位置に対応した位置の像として表示する、ことを特徴とする請求項１８記載の検査方法。
【請求項２０】
前記加熱用のレーザビームで加熱された熱が、前記導電部材を伝達する割合が、前記導電部材に断線がある場合とない場合とで異なることを利用して、前記導電部材における断線の有無、及び、断線が有る場合には断線箇所を特定する工程を含む、ことを特徴とする請求項１７記載の検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−３１９１９３（Ｐ２００６−３１９１９３Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４１３９２（Ｐ２００５−１４１３９２）
【出願日】平成１７年５月１３日（２００５．５．１３）
【出願人】（３０２０６２９３１）ＮＥＣエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１３日（２００５．５．１３）
【出願人】（３０２０６２９３１）ＮＥＣエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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