JP3175766B2 - Non-destructive inspection device and non-destructive inspection method - Google Patents
Non-destructive inspection device and non-destructive inspection methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
チップを非破壊検査する装置および方法に関し、特に電
気的に活性な欠陥を検出する非破壊検査装置および方法
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for nondestructively inspecting a chip of a semiconductor device, and more particularly to a nondestructive inspection apparatus and method for detecting an electrically active defect.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の非破壊検査技術は、たと
えば「熱起電力を利用したOBIC解析技術」(日本学
術振興会荷電粒子ビームの工業への応用第132委員会
第132回研究会資料、pp.221−226、199
5年11月30日発行)に示されているように、半導体
デバイスの不良解析・故障解析の一環として、配線系の
欠陥個所を非破壊的に検出するために用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, this kind of non-destructive inspection technology is, for example, "OBIC analysis technology using thermoelectromotive force" (132rd Committee of 132nd Research Meeting of 132nd Committee of Industrial Application of Charged Particle Beams by the Japan Society for the Promotion of Science). Materials, pp. 221-226, 199
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 30-Nov-2013), it is used for non-destructively detecting a defective portion of a wiring system as a part of a failure analysis and a failure analysis of a semiconductor device.
【0003】図18、図19は従来の非破壊検査装置お
よび方法の一例を示す構成図である。図中、同一の要素
には同一の符号が付されている。レーザ発生器1で発生
し光学系2で細く絞ったレーザビーム3を、半導体デバ
イスチップ4の被観測領域上で走査する。走査は、制御
・画像処理系106の制御のもとで光学系2により偏向
することによって行う。そして、その際に発生した電流
をボンディングパッド14−1にプロービングしたプロ
ーバ115−1により取り出す。この電流を電流変化検
出器131により検知し、制御・画像処理系106の制
御により像表示装置7上に、電流値の変化を走査位置と
対応した輝度変化として像表示する。この像を走査電流
変化像と呼ぶ。FIGS. 18 and 19 are configuration diagrams showing an example of a conventional nondestructive inspection apparatus and method. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals. A laser beam 3 generated by a laser generator 1 and narrowed down by an optical system 2 is scanned over a region to be observed of a semiconductor device chip 4. Scanning is performed by deflection by the optical system 2 under the control of the control / image processing system 106. Then, the current generated at that time is taken out by the prober 115-1 that has probed the bonding pad 14-1. This current is detected by the current change detector 131, and a change in the current value is displayed as an image on the image display device 7 as a luminance change corresponding to the scanning position under the control of the control / image processing system 106. This image is called a scanning current change image.
【0004】図18は発生した電流が閉回路で流れるよ
うに、電流変化検出器131に接続されているボンディ
ングパッド14−1とは異なるボンディングパッド14
−7にプローバ115−2をプロービングし、プローバ
115−2を接地した場合の構成例である。一方、図1
9は、発生した電流が開回路での過渡電流としてのみ流
れるように、電流変化検出器131に接続されているボ
ンディングパッド14−1以外のボンディングパッドは
すべて開放にした場合の構成例である。開回路で過渡電
流が流れるためには容量成分が必要であるが、この場合
の容量成分はチップ上の寄生容量および測定系の浮遊容
量である。FIG. 18 shows a bonding pad 14 different from the bonding pad 14-1 connected to the current change detector 131 so that the generated current flows in a closed circuit.
This is a configuration example in the case where the prober 115-2 is probed at -7 and the prober 115-2 is grounded. On the other hand, FIG.
Reference numeral 9 denotes a configuration example in which all the bonding pads other than the bonding pad 14-1 connected to the current change detector 131 are opened so that the generated current flows only as a transient current in an open circuit. In order for a transient current to flow in an open circuit, a capacitance component is necessary. In this case, the capacitance component is a parasitic capacitance on a chip and a stray capacitance of a measurement system.
【0005】次に、動作を説明する。図18と図19の
違いは上述の通り、閉回路を形成しているか、開回路を
形成しているかの違いだけであるので、ここでは区別せ
ずに説明する。制御・画像処理系106の制御により、
レーザ発生器1で発生し光学系2で細く絞ったレーザー
ビーム3を、半導体デバイスチップ4の被観察領域上で
走査する。走査に対応して、例えば電流変化検出器13
1に流れ込む電流は明るく、それとは逆方向の電流は暗
くすることにより、像表示装置7上に走査電流変化像を
輝度表示する。この際明暗ともに階調をつけて表示す
る。Next, the operation will be described. As described above, the only difference between FIG. 18 and FIG. 19 is whether a closed circuit is formed or an open circuit is formed. By the control of the control / image processing system 106,
A laser beam 3 generated by a laser generator 1 and narrowed down by an optical system 2 is scanned over an observation region of a semiconductor device chip 4. In response to scanning, for example, the current change detector 13
The current flowing into 1 is bright, and the current in the opposite direction is dark, so that the scanning current change image is displayed on the image display device 7 with brightness. At this time, gradation is displayed for both light and dark.
【0006】欠陥のある付近にレーザビームが照射され
ると、その瞬間に熱起電力が発生して電流が流れる。欠
陥のない部分を照射している場合には熱起電力は発生せ
ず、電流は流れない。従って、像表示装置7上には欠陥
が存在する付近にのみ明暗のコントラストが付いた像
(走査電流変化像という)が表示される。この走査電流
変化像を得る際、同時に、あるいは相前後してレーザビ
ームの走査に対応した光学的反射像である走査レーザ顕
微鏡像を撮影する。その後、走査電流変化像と走査レー
ザ顕微鏡像とを一般的な画像処理の技術によって合成
し、2つの像を重ね合わせた像を得る。この合成像よ
り、走査電流変化像で明暗のコントラストが得られた場
所が明確に認識でき、欠陥個所を特定することができ
る。この技術による欠陥位置の検出位置精度はサブミク
ロンのオーダである。When a laser beam is irradiated near a defect, a thermoelectromotive force is generated at that moment and a current flows. When a portion having no defect is irradiated, no thermoelectromotive force is generated and no current flows. Therefore, on the image display device 7, an image having a contrast of light and dark (called a scanning current change image) is displayed only in the vicinity of the presence of the defect. When obtaining the scanning current change image, a scanning laser microscope image which is an optical reflection image corresponding to the scanning of the laser beam is taken at the same time or before and after. Thereafter, the scanning current change image and the scanning laser microscope image are combined by a general image processing technique to obtain an image in which the two images are superimposed. From this composite image, the place where the contrast of light and dark is obtained in the scanning current change image can be clearly recognized, and the defective part can be specified. The detection position accuracy of the defect position by this technique is of the order of submicron.
【0007】このようにして非破壊的に検出した欠陥の
種類や発生原因を明確に知るには、通常、欠陥個所を集
束イオンビーム法や電子顕微鏡法等を用いて物理的に破
壊解析する。逆に言えばこの種の従来技術で欠陥の存在
個所をサブミクロンの位置精度で明確に確認することに
より、サブミクロン以下の微小欠陥の物理的解析を効率
よく実施することが可能になる。このように従来技術
は、故障解析・不良解析の一連の解析手順の中で重要な
位置づけにある。In order to clearly identify the type of defect and the cause of the non-destructively detected defect, the defect is usually physically destructively analyzed using a focused ion beam method or an electron microscope. Conversely, by clearly confirming the location of the defect with submicron position accuracy in this type of conventional technology, it becomes possible to efficiently perform physical analysis of submicron or smaller minute defects. Thus, the prior art is in an important position in a series of analysis procedures for failure analysis and failure analysis.
【0008】なお、図18、図19では簡単のために1
つのチップしか示していないが、ウェハ上に多数配列さ
れた状態のチップを1つ選択して検査する場合も同様の
プロービングを行う。また、後工程終了後、すなわちパ
ッケージにチップを封入後にこの検査を行う際は、プロ
ービングの代わりにパッケージのピンを通して電気的接
続を行う。その際、チップ表面のパッケージング材料は
除去して検査を行うことは言うまでもない。このよう
に、この後の説明でも単独のチップ、ウェハ状態のチッ
プ、パッケージングされたチップをすべて代表して単独
のチップの場合を例に説明を行う。In FIGS. 18 and 19, for simplicity, 1 is used.
Although only one chip is shown, the same probing is performed when selecting and inspecting a large number of chips arranged on a wafer. When the inspection is performed after the post-process is completed, that is, after the chip is sealed in the package, electrical connection is made through pins of the package instead of probing. At this time, it goes without saying that the inspection is performed by removing the packaging material on the chip surface. As described above, in the following description, a single chip, a chip in a wafer state, and a packaged chip will all be described as an example of a single chip.
【0009】以下の説明を明確に行うために、ここでモ
デルとなるチップと、特に重要な点について説明してお
く。図20はモデルとなるチップの構成を本発明に関係
する部分に限って示す斜視図である。本発明ではボンデ
ィングパッドの有無、個々のパッドからの電気的接続の
有無、ならびに個々のパッドからの電気的接続の仕方が
特に重要である。モデルチップでのボンディングパッド
14の個数は図20に示すように14−1から14−1
2の12個であるが、本発明は特定のパッド数に限定さ
れるものではない。本発明ではチップの表面と裏面の区
別が重要である。図20では表面4f(半導体基板上で
素子が形成されている面)は見えているが、裏面4b
(半導体基板上で素子が形成されていない面)は隠れて
いる。この後の説明でも裏表の区別が重要な場合はそれ
らを明記する。In order to clarify the following description, a chip serving as a model here and particularly important points will be described. FIG. 20 is a perspective view showing the structure of a chip serving as a model only for parts related to the present invention. In the present invention, the presence or absence of bonding pads, the presence or absence of electrical connection from individual pads, and the manner of electrical connection from individual pads are particularly important. The number of bonding pads 14 in the model chip is from 14-1 to 14-1 as shown in FIG.
2, but the present invention is not limited to a specific number of pads. In the present invention, it is important to distinguish between the front surface and the back surface of the chip. In FIG. 20, the front surface 4f (the surface on which the elements are formed on the semiconductor substrate) is visible, but the back surface 4b
(The surface of the semiconductor substrate where no element is formed) is hidden. In the following explanation, if it is important to distinguish between front and back, they will be specified.
【0010】なお、図18、図19では、レーザビーム
の走査機構、走査と像表示装置の走査の対応機構の詳細
は省略してある。この後の説明でも、周知の技術に係わ
る要素などについては説明が必要以上に複雑になること
を避けるため同様の省略を行い、いちいち言及しない。In FIGS. 18 and 19, details of a laser beam scanning mechanism and a mechanism corresponding to scanning and scanning of the image display device are omitted. In the following description, elements related to the well-known technology are omitted in the same manner in order to avoid unnecessarily complicated description, and will not be described.
【0011】ただし、レーザビームの走査と取得像(従
来技術では走査レーザ顕微鏡像と走査電流変化像であ
り、本発明では走査レーザ顕微鏡像と走査磁場像)の関
係は重要なポイントであるのでここで簡単に説明してお
く。なお、走査電流変化像も走査磁場像も表示のもとに
なる信号の種類が異なるだけで、他の点は同じであるた
め、ここでは走査電流変化像の場合を例に挙げて説明す
る。However, the relationship between the scanning of the laser beam and the acquired image (the scanning laser microscope image and the scanning current change image in the prior art, and the scanning laser microscope image and the scanning magnetic field image in the present invention) is an important point. Let me explain briefly. It should be noted that the scanning current change image and the scanning magnetic field image are different from each other only in the type of signal used for display, and are otherwise the same. Therefore, the scanning current change image will be described here as an example.
【0012】図21はレーザビームの走査と取得像との
関係を示す概念図である。図中、図18などと同一の要
素には同一の符号が付されている。取得像は走査レーザ
顕微鏡像と走査電流変化像の2種類である。レーザビー
ムの走査と同期して、レーザ照射点からの反射光を検出
し、走査の各点に対応させて反射強度を輝度表示した像
が走査レーザ顕微鏡像である。一方、走査電流変化像の
取得方法は上述した通りである。この走査レーザ顕微鏡
像と走査電流変化像は同時に取得するか、または試料と
なるデバイスチップを移動させずに相前後して取得する
ことで、対応した場所の像が得られる。通常、走査電流
変化像のコントラストは観察領域の一部にしかみられな
いから、双方の像を重ねあわせて表示することで、走査
レーザ顕微鏡像上での走査電流変化像のコントラスト位
置が高精度で明確に表示でき、非破壊検査の後で実施さ
れる欠陥の物理的解析が容易になる。FIG. 21 is a conceptual diagram showing the relationship between laser beam scanning and an acquired image. In the figure, the same elements as those in FIG. 18 are denoted by the same reference numerals. The acquired images are of two types: a scanning laser microscope image and a scanning current change image. A scanning laser microscope image is an image in which reflected light from a laser irradiation point is detected in synchronization with the scanning of the laser beam, and the reflection intensity is displayed in a brightness manner corresponding to each point of the scanning. On the other hand, the method of acquiring the scanning current change image is as described above. By acquiring the scanning laser microscope image and the scanning current change image at the same time, or acquiring them successively without moving the device chip serving as a sample, an image at a corresponding location can be obtained. Normally, the contrast of the scanning current change image is seen only in a part of the observation area. By displaying both images in a superimposed manner, the contrast position of the scanning current change image on the scanning laser microscope image can be accurately determined. It is clearly visible and facilitates physical analysis of defects performed after non-destructive inspection.
【0013】図21の上部に曲線201Cで囲んだ部分
にデバイスチップ上でのレーザ走査位置201を図示し
た。図21の左下部の円202C内には、像表示装置7
上の走査レーザ顕微鏡像表示ウィンドウ204に表示さ
れた走査レーザ顕微鏡像における輝度表示位置の座標2
02を示した。図21の右下部の曲線203Cにより囲
んだ箇所には、像表示装置7上の走査電流変化像表示ウ
ィンドウ205に表示された走査電流変化像における輝
度表示位置の座標203を示した。図21の中央部左寄
りの箇所にはレーザビーム3により走査している半導体
デバイスチップ4上の走査位置201を示した。またこ
の走査に対応して像表示装置7に像表示されるウィンド
ウを図21の中央部に示した。7Aが像表示装置の画面
であり、この画面7Aに走査レーザ顕微鏡像のウインド
ウ204と走査電流変化像の表示ウインドウ205が表
示されている。The laser scanning position 201 on the device chip is shown in a portion surrounded by a curve 201C in the upper part of FIG. In the lower left circle 202C of FIG.
The coordinates 2 of the luminance display position in the scanning laser microscope image displayed on the scanning laser microscope image display window 204 above
02 was shown. The coordinates 203 of the luminance display position in the scanning current change image displayed on the scanning current change image display window 205 on the image display device 7 are shown in a portion surrounded by a curve 203C on the lower right of FIG. The scanning position 201 on the semiconductor device chip 4 which is being scanned by the laser beam 3 is shown at the left of the center in FIG. The window displayed on the image display device 7 in response to this scanning is shown in the center of FIG. 7A is a screen of the image display device, on which a scanning laser microscope image window 204 and a scanning current change image display window 205 are displayed.
【0014】以下、図21をもとにしてレーザビームの
走査と走査レーザ顕微鏡像および走査電流変化像の各種
関係を説明する。デバイスチップ4上でのレーザ走査位
置201は、開始点201−1から開始し、第1番目の
走査線を水平方向に第1番目の走査線の終了点201−
2まで移動する。次に左端に戻り、また左端から第2番
目の走査線上を水平に右端まで移動する。これを例えば
512回繰り返す。最後は最終走査線の左端201−3
から水平に右端201−4まで移動する。Hereinafter, various relationships among the scanning of the laser beam, the scanning laser microscope image, and the scanning current change image will be described with reference to FIG. The laser scanning position 201 on the device chip 4 starts from a start point 201-1 and moves the first scan line horizontally to the end point 201- of the first scan line.
Move to 2. Next, it returns to the left end and moves horizontally to the right end on the second scanning line from the left end. This is repeated, for example, 512 times. Last is the left end 201-3 of the last scan line
To the right end 201-4 horizontally.
【0015】この開始点201−1から終了点201−
4までの走査は連続して行われ、これが1回の走査にな
る。通常1回の走査は0.1秒から10秒程度かけて行
われる。この走査と同期して走査レーザ顕微鏡像用の反
射光の検出、走査電流変化像用の電流変化の検出が行わ
れ、検出された光強度が輝度に変換され場所に対応して
表示されるのが走査レーザ顕微鏡像で、検出された電流
変化が輝度に変換され場所に対応して表示されるのが走
査電流変化像であることは上述したとおりである。From the start point 201-1 to the end point 201-
The scanning up to 4 is performed continuously, and this is one scanning. Usually, one scan is performed for about 0.1 to 10 seconds. In synchronization with this scanning, the detection of reflected light for a scanning laser microscope image and the detection of a current change for a scanning current change image are performed, and the detected light intensity is converted into luminance and displayed according to the location. Is a scanning laser microscope image, and the detected current change is converted into luminance and displayed in accordance with the location as a scanning current change image, as described above.
【0016】この場所の対応の概念をより明確にするた
め、走査領域と像表示領域の関係および観測倍率とにつ
いて説明する。走査領域の幅xdと高さydの比(yd
/xd)は像表示においても一定に保たれる必要がある
から、走査レーザ顕微鏡像の幅xrと高さyrの比(y
r/xr)は(yd/xd)に等しい。同様に、走査電
流変化像の幅xiと高さyiの比(yi/xi)は(y
d/xd)に等しい。観測倍率は、走査領域の幅xdと
走査レーザ顕微鏡像の幅xrあるいは走査電流変化像の
幅xiとの比(xr/xd)あるいは(xi/xd)で
ある。通常上述の重ねあわせをおこなうため、走査レー
ザ顕微鏡像と走査電流変加像は同じ大きさで取得するか
ら、これらの倍率(xr/xd)と(xi/xd)は等
しい。また、上述の通り、走査領域の幅と高さの比は像
の幅と高さの比に等しいから、倍率は(yr/yd)あ
るいは(yi/yd)とも等しい。In order to clarify the concept of the location correspondence, the relationship between the scanning area and the image display area and the observation magnification will be described. The ratio (yd) between the width xd and the height yd of the scanning area
/ Xd) needs to be kept constant also in the image display, so the ratio (y) of the width xr to the height yr of the scanning laser microscope image
(r / xr) is equal to (yd / xd). Similarly, the ratio (yi / xi) of the width xi and the height yi of the scanning current change image is (y
d / xd). The observation magnification is a ratio (xr / xd) or (xi / xd) of the width xd of the scanning region to the width xr of the scanning laser microscope image or the width xi of the scanning current change image. Usually, since the above-described superposition is performed, the scanning laser microscope image and the scanning current modified image are acquired with the same size, and therefore, these magnifications (xr / xd) and (xi / xd) are equal. Further, as described above, since the ratio of the width to the height of the scanning area is equal to the ratio of the width to the height of the image, the magnification is also equal to (yr / yd) or (yi / yd).
【0017】次に、走査領域上の点と、像上の点との対
応について詳しく説明する。レーザ走査はアナログ的に
行われる場合とデジタル的に行われる場合がある。像表
示はデジタル的に行われるのが普通であるから、位置は
ピクセル位置に対応した座標で表す。像表示の際の解像
度は512ピクセル×512ピクセルの場合が多いの
で、ここでもこの解像度の場合を例にとって説明する。Next, the correspondence between points on the scanning area and points on the image will be described in detail. Laser scanning may be performed in an analog manner or in a digital manner. Since the image display is usually performed digitally, the position is represented by coordinates corresponding to the pixel position. Since the resolution at the time of image display is often 512 pixels × 512 pixels, the case of this resolution will be described here as an example.
【0018】レーザ走査の開始点201−1は、走査レ
ーザ顕微鏡像では開始点202−1に、走査電流変化像
では開始点203−1にそれぞれ対応する。像の上での
これらの点の座標を(0、0)と表す。同様にレーザ走
査の第1番目の走査線の終了点201−2に対応した像
の上での点の座標を(511、0)と表す。同様に、レ
ーザの最終走査線の開始点201−3の像上での座標は
(0、511)、レーザ走査の終了点201−4の像上
での座標は(511、511)と表す。これらの座標
(0、0)、(1、0)・・・(511、511)で表
すことができる262,144個(512×512)の
ピクセルで像表示を行う。各ピクセルの濃淡は通常8ビ
ットで行うので256階調で表すことができる。以上で
モデルチップの説明およびレーザ走査と取得像との関係
の説明を終わる。The starting point 201-1 of the laser scanning corresponds to the starting point 202-1 in the scanning laser microscope image, and corresponds to the starting point 203-1 in the scanning current change image. Let the coordinates of these points on the image be (0,0). Similarly, the coordinates of a point on the image corresponding to the end point 201-2 of the first scanning line of the laser scanning are represented as (511, 0). Similarly, the coordinates of the start point 201-3 of the last scanning line of the laser on the image are (0, 511), and the coordinates of the end point 201-4 of the laser scanning on the image are (511, 511). Image display is performed by 262,144 (512 × 512) pixels which can be represented by these coordinates (0, 0), (1, 0)... (511, 511). Since the shading of each pixel is usually performed by 8 bits, it can be represented by 256 gradations. This concludes the description of the model chip and the relationship between laser scanning and the acquired image.
【0019】[0019]
【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の走
査電流変化像を用いて行うチップの非破壊検査には、次
のような問題がある。第1の問題は、検査の対象である
半導体デバイスチップは、その製造工程の前工程が完了
しボンディングパッドが完成した後でないと検査を行う
ことができないという点である。従来技術では、レーザ
ビームを照射して生じる電流変化を検出するために、検
査装置と半導体デバイスチップとを必ず電気的に接続す
る必要があり、したがって、半導体デバイスチップ上に
はボンディングパッドが形成されていなければならな
い。The above-described conventional nondestructive inspection of a chip using a scanning current change image has the following problems. A first problem is that a semiconductor device chip to be inspected cannot be inspected until after a pre-process of its manufacturing process is completed and bonding pads are completed. In the related art, in order to detect a change in current caused by irradiating a laser beam, it is necessary to electrically connect an inspection device and a semiconductor device chip. Therefore, bonding pads are formed on the semiconductor device chip. Must be.
【0020】第2の問題は、ボンディングパッドが完成
した後、すなわち後工程が終了した後、検査を行うにし
ても、電流変化検出器を接続するボンディングパッドの
数が多いため、接続のための準備に多大な作業工数とコ
ストが必要になるという点である。チップに存在する欠
陥を検出するためには、欠陥が存在する配線と電流変化
検出器とが電気的に接続されていなければならず、した
がって、検査が確実に行われるためには、熱起電力電流
が流れる可能性のあるすべてのボンディングパッドに対
して電流変化検出器を電気的に接続する必要がある。そ
の結果、上述のように接続準備に多大の作業工数とコス
トがかかってしまう。The second problem is that even if inspection is performed after the bonding pads are completed, that is, after the post-process, the number of bonding pads for connecting the current change detector is large. The point is that a large number of work steps and costs are required for preparation. In order to detect a defect present in the chip, the wiring in which the defect exists and the current change detector must be electrically connected. It is necessary to electrically connect the current change detector to all the bonding pads through which current can flow. As a result, as described above, a large number of work steps and costs are required for connection preparation.
【0021】また、閉回路の構成で検査を行う場合は閉
回路を構成するためのもうひとつのボンディングパッド
の選択も必要であり、電気的接続の可能な組み合わせ
は、ボンディングパッド数の増大とともにパッド数のほ
ぼ2乗に比例して増大するため膨大な数になる。このよ
うな接続を検査対象のチップの種類が変わるたびに準備
するには、専用の治具を準備したり、接続の変更をした
りしなければならず、そのために必要な作業工数とコス
トは多大である。When the inspection is performed in a closed circuit configuration, it is necessary to select another bonding pad for forming the closed circuit. Since the number increases in proportion to the square of the number, the number becomes enormous. To prepare such a connection every time the type of chip to be inspected changes, it is necessary to prepare a dedicated jig or change the connection, and the man-hour and cost required for that purpose are It is enormous.
【0022】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、その目的は、従来の非破壊検査装置で
の適用範囲の制限および性能面での制約といった壁を打
破し、新しい検査装置および方法を提供することであ
り、それにより、半導体デバイスの生産性向上および信
頼性向上に寄与することにある。より具体的には、本発
明の目的は、単に非破壊であるだけでなく非接触でもあ
る検査装置および方法を提供することにより、半導体製
造工程でボンディングパッド完成以前の、より上流での
検査を可能にすることである。また、本発明の他の具体
的な目的は、ボンディングパッド完成後の検査において
も、パッドの選択が不要な、効率的な検査を可能にする
非破壊検査装置および方法を提供することにある。The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to overcome the barriers of the conventional non-destructive inspection apparatus, such as the limitation of the application range and the restriction on the performance, and a new inspection method. An object of the present invention is to provide an apparatus and a method, thereby contributing to improvement in productivity and reliability of a semiconductor device. More specifically, it is an object of the present invention to provide an inspection apparatus and method that is not only non-destructive but also non-contact, so that inspection at a more upstream stage before bonding pads are completed in a semiconductor manufacturing process. Is to make it possible. Another specific object of the present invention is to provide a non-destructive inspection apparatus and method which enables efficient inspection without selecting a pad even in an inspection after completion of a bonding pad.
【0023】[0023]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、レーザ光を発生する光源と、前記光源が発
生したレーザ光よりレーザビームを生成して半導体デバ
イスチップに照射するレーザビーム生成手段とを備えて
前記半導体デバイスチップを非破壊的に検査する装置で
あって、前記レーザビーム生成手段による前記レーザビ
ームの照射により前記半導体デバイスチップ中に熱起電
力電流が生じて誘起される磁場の強度を検出する磁場検
出手段を備え、前記磁場検出手段の検出結果により前記
半導体デバイスチップの欠陥の有無を検査することを特
徴とする。本発明の非破壊検査装置では、レーザビーム
生成手段により生成されたレーザビームが半導体デバイ
スチップ上の欠陥箇所に照射され欠陥個所が加熱される
と、熱起電力によって過渡的に電流が流れ、その結果、
磁場が生成される。磁場検出手段は、この磁場の強度を
検出することで半導体デバイスチップに含まれる欠陥を
検出する。In order to achieve the above object, the present invention provides a light source for generating a laser beam, a laser beam for generating a laser beam from the laser beam generated by the light source and irradiating the semiconductor device chip with the laser beam. A non-destructive inspection of the semiconductor device chip including a generation unit, wherein the laser beam irradiation by the laser beam generation unit generates and induces a thermoelectromotive force current in the semiconductor device chip. A magnetic field detecting means for detecting the intensity of the magnetic field is provided, and the presence or absence of a defect in the semiconductor device chip is inspected based on a detection result of the magnetic field detecting means. In the nondestructive inspection apparatus of the present invention, when the laser beam generated by the laser beam generating means is applied to a defective portion on the semiconductor device chip and the defective portion is heated, a current transiently flows due to thermoelectromotive force, result,
A magnetic field is generated. The magnetic field detecting means detects a defect included in the semiconductor device chip by detecting the intensity of the magnetic field.
【0024】また、本発明は、レーザ光を発生させ、前
記レーザ光よりレーザビームを生成して半導体デバイス
チップに照射し、前記半導体デバイスチップを非破壊的
に検査する方法であって、前記レーザビームの照射によ
り前記半導体デバイスチップ中に熱起電力電流が生じて
誘起される磁場の強度を検出し、検出した前記磁場の強
度により前記半導体デバイスチップの欠陥の有無を検査
することを特徴とする。本発明の非破壊検査方法では、
レーザビームが半導体デバイスチップ上の欠陥箇所に照
射され欠陥個所が加熱されると、熱起電力によって過渡
的に電流が流れ、その結果、磁場が生成される。この磁
場の強度を検出することで半導体デバイスチップに含ま
れる欠陥を検出する。The present invention is also a method for non-destructively inspecting a semiconductor device chip by generating a laser beam, generating a laser beam from the laser beam, and irradiating the semiconductor device chip with the laser beam. Detecting the intensity of the magnetic field induced by the generation of a thermoelectromotive force in the semiconductor device chip by the irradiation of the beam, and inspecting the presence or absence of a defect in the semiconductor device chip based on the detected intensity of the magnetic field. . In the nondestructive inspection method of the present invention,
When a laser beam is applied to a defective portion on a semiconductor device chip to heat the defective portion, a current flows transiently due to a thermoelectromotive force, and as a result, a magnetic field is generated. By detecting the intensity of the magnetic field, a defect included in the semiconductor device chip is detected.
【0025】すなわち、本発明では、従来のように熱起
電力により生じた電流を直接計測するのではなく、その
電流によって誘起された磁場を計測するので、電流変化
検出器を半導体デバイスチップに接続する必要がなく、
従来必要であったボンディングパッドの選択、およびボ
ンディングパッドに対する電流変化検出器の接続作業は
不要となり、検査に要する作業工数およびコストを大幅
に削減できる。また、ボンディングパッドが半導体デバ
イスチップに形成される前の段階において、半導体デバ
イスチップの欠陥検出が可能となるため、半導体製造工
程のボンディングパッド完成以前の、より上流での検査
が可能となり、従来に比べて半導体製造工程のより上流
段階で検査結果のフィードバックを行うことができる。That is, in the present invention, a current change detector is connected to a semiconductor device chip because a magnetic field induced by the current is measured instead of directly measuring a current generated by a thermoelectromotive force as in the related art. No need to
There is no need to select a bonding pad and connect a current change detector to the bonding pad, which has been required in the past, so that the number of man-hours and cost required for inspection can be greatly reduced. In addition, since the defect of the semiconductor device chip can be detected before the bonding pad is formed on the semiconductor device chip, the inspection can be performed at a more upstream stage before the bonding pad is completed in the semiconductor manufacturing process. In comparison, the feedback of the inspection result can be performed at a more upstream stage of the semiconductor manufacturing process.
【0026】また、本発明の非破壊検査装置は、半導体
デバイスチップ上の所定箇所に一端が電気的に接続され
た電流回路を1つまたは複数設け、磁場検出手段を前記
電流回路に近接して配置したことを特徴とする。本発明
の非破壊検査装置では、レーザビーム生成手段により生
成されたレーザビームが半導体デバイスチップ上の欠陥
箇所に照射され欠陥個所が加熱されると、熱起電力によ
って過渡的に電流が流れる。この電流は、半導体デバイ
スチップから前記電流回路に流れて磁場を誘起する。磁
場検出手段は、この磁場の強度を検出することで半導体
デバイスチップに含まれる欠陥を検出する。In the nondestructive inspection apparatus of the present invention, one or more current circuits having one end electrically connected to a predetermined location on the semiconductor device chip are provided, and a magnetic field detecting means is provided near the current circuit. It is characterized by being arranged. In the nondestructive inspection apparatus according to the present invention, when a laser beam generated by the laser beam generating means is irradiated on a defective portion on the semiconductor device chip and the defective portion is heated, a current flows transiently due to thermoelectromotive force. This current flows from the semiconductor device chip to the current circuit to induce a magnetic field. The magnetic field detecting means detects a defect included in the semiconductor device chip by detecting the intensity of the magnetic field.
【0027】また、本発明の非破壊検査方法は、半導体
デバイスチップ上の所定箇所に一端が電気的に接続され
た電流回路を1つまたは複数設け、前記電流回路に電流
が流れて発生する磁場の強度を検出することを特徴とす
る。本発明の非破壊検査方法では、レーザビームが半導
体デバイスチップ上の欠陥箇所に照射され欠陥個所が加
熱されると、熱起電力によって過渡的に電流が流れる。
この電流は、半導体デバイスチップから前記電流回路に
流れて磁場を誘起する。そして、この磁場の強度を検出
することで半導体デバイスチップに含まれる欠陥を検出
する。According to the nondestructive inspection method of the present invention, one or more current circuits having one end electrically connected to a predetermined location on a semiconductor device chip are provided, and a magnetic field generated when a current flows through the current circuit is generated. Is detected. In the nondestructive inspection method according to the present invention, when a laser beam is applied to a defective portion on a semiconductor device chip and the defective portion is heated, a current flows transiently due to a thermoelectromotive force.
This current flows from the semiconductor device chip to the current circuit to induce a magnetic field. Then, a defect included in the semiconductor device chip is detected by detecting the intensity of the magnetic field.
【0028】したがって、本発明では、半導体デバイス
チップ内部に過渡的に流れる電流をこの半導体デバイス
チップの外部に設けた電流回路で取り出すようにしてい
る。このため、電流回路を流れる電流によって強い磁場
が生成されるようにこの電流回路の経路を設定して磁場
を検出することが可能となり、チップ内部のみに過渡的
に流れる電流により誘起される磁場がごく微小で、検出
が困難な場合でも高感度で欠陥を検出できる。この発明
では、電流回路は例えばボンディングパッドに接続する
ので、ボンディングパッド形成後に検査を行うことにな
るが、従来のようにボンディングパッドを選択する必要
がないので、作業効率は大幅に向上する。Therefore, in the present invention, a current transiently flowing inside the semiconductor device chip is extracted by a current circuit provided outside the semiconductor device chip. For this reason, it is possible to detect the magnetic field by setting the path of this current circuit so that a strong magnetic field is generated by the current flowing through the current circuit, and the magnetic field induced by the current transiently flowing only inside the chip is reduced. Defects can be detected with high sensitivity even when they are extremely small and difficult to detect. According to the present invention, the current circuit is connected to, for example, the bonding pad, so that the inspection is performed after the bonding pad is formed.
【0029】また、本発明の非破壊検査装置は、前記半
導体デバイスチップの表面側に露出しているボンディン
グパッドまたは電極の全てに電気的に接続して前記ボン
ディングパッドまたは前記電極の全てを同電位にする導
電性薄膜を前記半導体デバイスチップの表面側に設け、
前記磁場検出手段を前記半導体デバイスチップの近傍に
配置したことを特徴とする。本発明の非破壊検査装置で
は、レーザビーム生成手段により生成されたレーザビー
ムが半導体デバイスチップ上の欠陥箇所に照射され欠陥
個所が加熱されると、熱起電力によって過渡的に電流が
流れる。この電流は、半導体デバイスチップのボンディ
ングパッドまたは電極、前記欠陥箇所を含んだ配線、な
らびに前記導電性薄膜によって形成される閉回路に流れ
て磁場を誘起する。磁場検出手段は、この磁場の強度を
検出することで半導体デバイスチップに含まれる欠陥を
検出する。Further, in the nondestructive inspection apparatus according to the present invention, all of the bonding pads or the electrodes are electrically connected to all of the bonding pads or the electrodes exposed on the front surface side of the semiconductor device chip. Provide a conductive thin film on the surface side of the semiconductor device chip,
The magnetic field detecting means is arranged near the semiconductor device chip. In the nondestructive inspection apparatus according to the present invention, when a laser beam generated by the laser beam generating means is irradiated on a defective portion on the semiconductor device chip and the defective portion is heated, a current flows transiently due to thermoelectromotive force. This current flows through a closed circuit formed by the bonding pad or electrode of the semiconductor device chip, the wiring including the defective portion, and the conductive thin film to induce a magnetic field. The magnetic field detecting means detects a defect included in the semiconductor device chip by detecting the intensity of the magnetic field.
【0030】また、本発明の非破壊検査方法は、前記半
導体デバイスチップの表面側に露出しているボンディン
グパッドまたは電極の全てに電気的に接続して前記ボン
ディングパッドまたは前記電極の全てを同電位にする導
電性薄膜を前記半導体デバイスチップの表面側に設け、
前記磁場検出手段を前記半導体デバイスチップの近傍に
配置したことを特徴とする。本発明の非破壊検査方法で
は、レーザビーム生成手段により生成されたレーザビー
ムが半導体デバイスチップ上の欠陥箇所に照射され欠陥
個所が加熱されると、熱起電力によって過渡的に電流が
流れる。この電流は、半導体デバイスチップのボンディ
ングパッドまたは電極、前記欠陥箇所を含んだ配線、な
らびに前記導電性薄膜によって形成される閉回路に流れ
て磁場を誘起する。磁場検出手段は、この磁場の強度を
検出することで半導体デバイスチップに含まれる欠陥を
検出する。Further, in the nondestructive inspection method according to the present invention, all of the bonding pads or the electrodes are electrically connected to all of the bonding pads or the electrodes exposed on the surface side of the semiconductor device chip. Provide a conductive thin film on the surface side of the semiconductor device chip,
The magnetic field detecting means is arranged near the semiconductor device chip. In the nondestructive inspection method of the present invention, when a laser beam generated by the laser beam generating means is irradiated on a defective portion on the semiconductor device chip and the defective portion is heated, a current flows transiently due to a thermoelectromotive force. This current flows through a closed circuit formed by the bonding pad or electrode of the semiconductor device chip, the wiring including the defective portion, and the conductive thin film to induce a magnetic field. The magnetic field detecting means detects a defect included in the semiconductor device chip by detecting the intensity of the magnetic field.
【0031】したがって、本発明では、半導体デバイス
チップ内部に過渡的に流れる電流をこの半導体デバイス
チップ内の欠陥箇所を含んだ配線と導電性薄膜で形成さ
れる閉回路に流すようにしている。そのため、導電性薄
膜はボンディングパッドが形成される前に、半導体デバ
イスの表面に露出している電極に接続することができる
ので、ボンディングパッド形成前に検査を行うことがで
きる。また、閉回路に流れる電流は比較的長時間流れる
ため、比較的低速な磁場検出手段、すなわち低コストな
磁場検出手段を採用することができる。また、導電性薄
膜をボンディングパッドまたは電極の全てに接続すれば
よいため、特別な治工具が不要であり、作業が効率的に
行える。Therefore, in the present invention, a current transiently flowing inside the semiconductor device chip is caused to flow through a closed circuit formed by a wiring including a defective portion and a conductive thin film in the semiconductor device chip. Therefore, since the conductive thin film can be connected to the electrode exposed on the surface of the semiconductor device before the bonding pad is formed, the inspection can be performed before the formation of the bonding pad. Further, since the current flowing through the closed circuit flows for a relatively long time, a relatively low-speed magnetic field detecting means, that is, a low-cost magnetic field detecting means can be employed. Also, since the conductive thin film only needs to be connected to all of the bonding pads or electrodes, no special jig is required, and the operation can be performed efficiently.
【0032】また、本発明の非破壊検査装置は、前記半
導体デバイスチップの検査対象となる検査対象配線と導
通する配線用導電膜を前記半導体デバイスチップの表面
側の全面に形成し、前記磁場検出手段を前記半導体デバ
イスチップの近傍に配置したことを特徴とする。本発明
の非破壊検査装置では、レーザビーム生成手段により生
成されたレーザビームが半導体デバイスチップ上の欠陥
箇所に照射され欠陥個所が加熱されると、熱起電力によ
って過渡的に電流が流れる。この電流は、前記欠陥箇所
を含んだ検査対象配線と前記配線用導電膜によって形成
される閉回路に流れて磁場を誘起する。磁場検出手段
は、この磁場の強度を検出することで半導体デバイスチ
ップに含まれる欠陥を検出する。Further, in the nondestructive inspection apparatus of the present invention, a conductive film for wiring electrically connected to a wiring to be inspected to be inspected of the semiconductor device chip is formed on the entire front surface side of the semiconductor device chip, and the magnetic field detection is performed. The means is arranged near the semiconductor device chip. In the nondestructive inspection apparatus according to the present invention, when a laser beam generated by the laser beam generating means is irradiated on a defective portion on the semiconductor device chip and the defective portion is heated, a current flows transiently due to thermoelectromotive force. This current flows through a closed circuit formed by the inspection target wiring including the defective portion and the wiring conductive film, and induces a magnetic field. The magnetic field detecting means detects a defect included in the semiconductor device chip by detecting the intensity of the magnetic field.
【0033】また、本発明の非破壊検査方法は、前記半
導体デバイスチップの検査対象となる検査対象配線と導
通する配線用導電膜を前記半導体デバイスチップの表面
側の全面に形成し、前記磁場検出手段を前記半導体デバ
イスチップの近傍に配置したことを特徴とする。本発明
の非破壊検査方法では、レーザビーム生成手段により生
成されたレーザビームが半導体デバイスチップ上の欠陥
箇所に照射され欠陥個所が加熱されると、熱起電力によ
って過渡的に電流が流れる。この電流は、前記欠陥箇所
を含んだ検査対象配線と前記配線用導電膜によって形成
される閉回路に流れて磁場を誘起する。磁場検出手段
は、この磁場の強度を検出することで半導体デバイスチ
ップに含まれる欠陥を検出する。Further, in the nondestructive inspection method of the present invention, a conductive film for wiring electrically connected to a wiring to be inspected to be inspected of the semiconductor device chip is formed on the entire front surface side of the semiconductor device chip, The means is arranged near the semiconductor device chip. In the nondestructive inspection method of the present invention, when a laser beam generated by the laser beam generating means is irradiated on a defective portion on the semiconductor device chip and the defective portion is heated, a current flows transiently due to a thermoelectromotive force. This current flows through a closed circuit formed by the inspection target wiring including the defective portion and the wiring conductive film, and induces a magnetic field. The magnetic field detecting means detects a defect included in the semiconductor device chip by detecting the intensity of the magnetic field.
【0034】したがって、本発明では、半導体デバイス
チップ内部に過渡的に流れる電流をこの半導体デバイス
チップ内の欠陥箇所を含んだ配線と配線用導電膜で形成
される閉回路に流すようにしている。そのため、配線用
導電膜は半導体デバイスに形成されている検査対象配線
に接続することが可能であるので、製造工程途中の段階
で検査を行うことができ、半導体デバイスの付加価値が
小さいうちに、効率よく検査を行うことができる。製造
工程途中の段階で検査を行うことができる。また、閉回
路に流れる電流は比較的長時間流れるため、比較的低速
な磁場検出手段、すなわち低コストな磁場検出手段を採
用することができる。Therefore, in the present invention, a current transiently flowing inside the semiconductor device chip is caused to flow through a closed circuit formed by the wiring including the defective portion and the wiring conductive film in the semiconductor device chip. Therefore, the conductive film for wiring can be connected to the wiring to be inspected formed in the semiconductor device, so that the inspection can be performed during the manufacturing process, and while the added value of the semiconductor device is small, Inspection can be performed efficiently. Inspection can be performed at a stage during the manufacturing process. Further, since the current flowing through the closed circuit flows for a relatively long time, a relatively low-speed magnetic field detecting means, that is, a low-cost magnetic field detecting means can be employed.
【0035】[0035]
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態例につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1の(A)は本発
明の第1の実施の形態例を示す構成図、(B)は本発明
の第5の実施の形態例を示す構成図、図2は本発明の第
2の実施の形態例を示す構成図、図3は本発明の第3の
実施の形態例を示す構成図、図4は本発明の第4の実施
の形態例を示す構成図である。なお、これらの図面にお
いて同一の要素には同一の符号が付されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1A is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 1B is a block diagram showing a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention. In these drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals.
【0036】以下では、上記図面を参照して本発明の非
破壊検査装置について説明すると同時に本発明の非破壊
検査方法について説明する。まず、図1の(A)および
図2ないし図4を参照して本発明による非破壊検査装置
の第1ないし第4の実施の形態例の構成について順次説
明し、その後、各実施の形態例の動作について説明す
る。図1の(A)に示した第1の実施の形態例の非破壊
検査装置301では、レーザ発生器1(本発明に係わる
光源)から発し光学系2(本発明に係わるレーザビーム
生成手段およびレーザビーム走査手段)で細く絞ったレ
ーザビーム3を、半導体デバイスチップ4の表面4f上
に、走査(矢印A)しながら照射した時に発生する磁場
を、磁場検出器5(本発明に係わる磁場検出手段)で検
出する。なお、レーザビームの走査は光学系2の内部で
レーザビームを偏向させることにより行われる。そし
て、磁場検出器5の出力を、制御・画像処理系6により
レーザの走査位置と対応させて画像表示装置7に輝度表
示することによって、従来技術における走査電流変化像
に相当する走査磁場像が得られる。制御・画像処理系6
および像表示装置7は本発明に係わる像表示手段を構成
している。なお、非破壊検査装置301は不図示の受光
素子を備え、レーザ発生器1、光学系2、ならびに受光
素子により本発明に係わるレーザ走査顕微鏡を構成し、
このレーザ走査顕微鏡により、半導体デバイスチップ4
のレーザ走査顕微鏡像を取得可能となっている。また、
本実施の形態例では、制御・画像処理系6は像表示装置
7と共に、上記レーザ走査顕微鏡により取得したレーザ
走査顕微鏡像と磁場走査像とを合成して表示する本発明
に係わる第2の像表示装置を構成している。Hereinafter, the non-destructive inspection apparatus of the present invention will be described with reference to the above drawings, and the non-destructive inspection method of the present invention will be described. First, the configuration of the first to fourth embodiments of the nondestructive inspection apparatus according to the present invention will be sequentially described with reference to FIG. 1A and FIGS. 2 to 4, and thereafter, each embodiment will be described. Will be described. In the nondestructive inspection apparatus 301 of the first embodiment shown in FIG. 1A, an optical system 2 (laser beam generating means and a laser beam generating means according to the present invention) emitted from a laser generator 1 (a light source according to the present invention). A magnetic field generated when the laser beam 3 narrowed down by the laser beam scanning means is irradiated on the surface 4f of the semiconductor device chip 4 while scanning (arrow A) is applied to a magnetic field detector 5 (magnetic field detection according to the present invention). Means). The scanning of the laser beam is performed by deflecting the laser beam inside the optical system 2. Then, the output of the magnetic field detector 5 is displayed on the image display device 7 by the control / image processing system 6 in correspondence with the scanning position of the laser, so that the scanning magnetic field image corresponding to the scanning current change image in the related art is obtained. can get. Control / image processing system 6
The image display device 7 constitutes an image display unit according to the present invention. The nondestructive inspection apparatus 301 includes a light receiving element (not shown), and forms a laser scanning microscope according to the present invention with the laser generator 1, the optical system 2, and the light receiving element.
With this laser scanning microscope, the semiconductor device chip 4
Can be acquired. Also,
In the present embodiment, the control / image processing system 6 together with the image display device 7 is a second image according to the present invention that combines and displays a laser scanning microscope image and a magnetic field scanning image acquired by the laser scanning microscope. A display device is configured.
【0037】図2に示した第2の実施の形態例の非破壊
検査装置302は、第1の実施の形態例よりいっそう効
果的に検査を行うべく構成され、レーザ光の波長を13
00nm(ナノメータ)とした点と、半導体デバイスチ
ップ4の裏面4b側からレーザビームを照射するように
した点とにおいて上記非破壊検査装置301と異なって
いる。The nondestructive inspection device 302 of the second embodiment shown in FIG. 2 is configured to perform inspection more effectively than the first embodiment,
The non-destructive inspection device 301 is different from the above-described non-destructive inspection device 301 in that the laser beam is radiated from the back surface 4b side of the semiconductor device chip 4 in the point that it is set to 00 nm (nanometer).
【0038】レーザ光の波長を1300nmとするのに
は次の3つの理由がある。最初の2つの理由は、対象と
なる半導体デバイスの基板部が多くの場合、シリコン
(Si)により形成されていることに起因している。第
1の理由は、レーザ光の波長を1300nmにすること
によって、チップの裏面からレーザビームを照射し、基
板を透過したレーザビームにより、表面付近を加熱する
ことができるということである。現在の半導体デバイス
では、多層配線構造が普通になっており、その結果、通
常は上層配線ほど幅が広く下層の配線を覆い隠す場合が
多くなっている。また、実装された場合、チップ表面を
実装基板面に向けたり、パッケージングの際にリードで
チップ表面を覆い隠す構造をとったりする場合が多い。
したがって、このようなチップおよび実装構造では、チ
ップ表面からレーザビームを照射したのでは、配線部の
多くを加熱することは困難である。そのため、裏面から
レーザビームを照射することが必要であり、検査装置と
してチップの裏面からレーザビームを照射できることが
重要である。There are three reasons for making the wavelength of the laser light 1300 nm. The first two reasons are that the substrate portion of the target semiconductor device is often formed of silicon (Si). The first reason is that by setting the wavelength of the laser beam to 1300 nm, a laser beam is irradiated from the back surface of the chip and the vicinity of the surface can be heated by the laser beam transmitted through the substrate. In a current semiconductor device, a multilayer wiring structure is common, and as a result, an upper layer wiring is usually wider and often covers a lower layer wiring. In addition, when mounted, the chip surface is often directed to the mounting substrate surface, or a structure is used in which the chip surface is covered with leads during packaging.
Therefore, in such a chip and a mounting structure, it is difficult to heat most of the wiring portions by irradiating a laser beam from the chip surface. Therefore, it is necessary to irradiate the laser beam from the back surface, and it is important that the inspection device can irradiate the laser beam from the back surface of the chip.
【0039】波長が1100nm程度以上のレーザ光
は、基板として使われている低濃度のシリコン中をかな
りの程度透過するため、半導体デバイスチップの裏面か
ら照射して表面付近の配線部を加熱することが可能であ
る。例えば、1152nmのHe−Neレーザを使う
と、P−(ピーマイナス)基板ではウェハ厚が625n
mの場合、約50%のレーザ光が透過する。したがっ
て、チップ裏面から照射し表面付近の配線を加熱するた
めには、1100nm以上の波長のレーザ光を用いる必
要がある。Since laser light having a wavelength of about 1100 nm or more passes through low-concentration silicon used as a substrate to a considerable extent, it is necessary to irradiate the back surface of a semiconductor device chip to heat a wiring portion near the front surface. Is possible. For example, when a 1152-nm He-Ne laser is used, the wafer thickness of a P-
In the case of m, about 50% of the laser light is transmitted. Therefore, in order to heat the wiring near the front surface by irradiating from the back surface of the chip, it is necessary to use laser light having a wavelength of 1100 nm or more.
【0040】波長が1300nmのレーザ光を使う第2
の理由は、OBIC電流(Optical BeamI
nduced Current;光励起電流)の発生を
防止できるということである。シリコンに1200nm
程度以下の波長のレーザ光を照射すると、OBIC電流
が発生し、これが熱起電力電流に対してはノイズとな
る。例えば、上記1152nm(1.076eV)のH
e−Neレーザを使うと、シリコンの価電子帯と伝導帯
の間(1.12eV)の遷移に伴う電子・正孔対の生成
はないため、不純物が存在しないか少ない場合は、OB
IC電流は発生しないか、少ない。しかし、トランジス
タを形成する程度の濃度のAs(ヒ素)、B(ホウ
素)、P(リン)などが不純物として存在している領域
では、これらの不純物準位を介しての遷移は1.076
eV以下のエネルギーで十分であるため、OBIC電流
が検出にかかる程度に発生し、このOBIC電流が、熱
起電力電流に対してはノイズとなる。したがって、この
ようなOBIC電流によるノイズを防ぐためには、12
00nm以上の波長のレーザ光を用いる必要がある。Second using laser light having a wavelength of 1300 nm
The reason for this is that the OBIC current (Optical Beam I
In other words, it is possible to prevent the occurrence of an induced current (optically excited current). 1200nm for silicon
Irradiation with a laser beam having a wavelength of about the order of magnitude or less generates an OBIC current, which becomes noise with respect to the thermoelectromotive force current. For example, the H of 1152 nm (1.076 eV)
When an e-Ne laser is used, an electron-hole pair is not generated due to a transition between a valence band and a conduction band (1.12 eV) of silicon.
No or little IC current occurs. However, in a region where As (arsenic), B (boron), P (phosphorus), or the like having a concentration enough to form a transistor is present as an impurity, transition through these impurity levels is 1.076.
Since an energy of eV or less is sufficient, an OBIC current is generated to such an extent that detection is required, and this OBIC current becomes noise with respect to the thermoelectromotive current. Therefore, in order to prevent noise due to such OBIC current, 12
It is necessary to use laser light having a wavelength of 00 nm or more.
【0041】1300nmの波長のレーザ光を使う第3
の理由は、波長が短いほどレーザビームが細く絞れるた
め、走査レーザ顕微鏡像、走査磁場像の解像度が高くな
るということである。これら3つの理由から、波長が1
200nm以上で、できるだけ短波長のレーザ光が良い
ことになり、この条件を満たし、かつ実用的に使用でき
るレーザとして、波長が1300nmのレーザ光を用い
ることが有効である。なお、具体的には、出力100m
Wのレーザーダイオードが手ごろであり、また、レーザ
照射パワーを増して熱起電力電流を強くしたい場合には
500mWのYLF(イルフ)レーザを使用すればよ
い。A third method using a laser beam having a wavelength of 1300 nm
The reason is that the shorter the wavelength is, the narrower the laser beam can be narrowed, so that the resolution of the scanning laser microscope image and the scanning magnetic field image increases. For these three reasons, a wavelength of 1
A laser beam having a wavelength of 200 nm or more and having a wavelength as short as possible is preferable. As a laser that satisfies this condition and can be used practically, it is effective to use a laser beam having a wavelength of 1300 nm. Note that, specifically, the output is 100 m
If a W laser diode is affordable, and if it is desired to increase the laser irradiation power to increase the thermoelectromotive current, a 500 mW YLF (Ilf) laser may be used.
【0042】半導体デバイスチップの裏面からレーザビ
ームを照射する理由は次の2つである。第1の理由は、
上述の通り、チップ裏面からレーザビームを照射するこ
とで、多層配線構造のチップ、および実装されたチップ
にも対応できるということである。第2の理由は、磁場
検出器5をチップ表面側に配置することができるという
ことである。磁場検出器はチップ表面側に配置した方が
熱起電力電流の流れる経路と磁場検出器の距離が近くな
り、磁場検出器が感知する磁場が強くなるため、より微
小な熱起電力電流を検知することができるようになる。
このように、本来は別々の理由からレーザビームはチッ
プ裏面から照射する方が良く、磁場検出器はチップ表面
に配置する方がよいのであるが、結果的には、これが相
対した側の配置になるため、構成が容易である。The laser beam is irradiated from the back surface of the semiconductor device chip for the following two reasons. The first reason is that
As described above, by irradiating the laser beam from the back surface of the chip, it is possible to cope with a chip having a multilayer wiring structure and a mounted chip. The second reason is that the magnetic field detector 5 can be arranged on the chip surface side. When the magnetic field detector is placed on the chip surface side, the distance between the path where the thermoelectromotive current flows and the magnetic field detector is closer, and the magnetic field detected by the magnetic field detector is stronger, so a smaller thermoelectromotive current is detected. Will be able to
As described above, it is originally better to irradiate the laser beam from the back of the chip for different reasons, and it is better to arrange the magnetic field detector on the front of the chip. Therefore, the configuration is easy.
【0043】次に、第3の実施の形態例について説明す
る。図3に示した非破壊検査装置303が、上記非破壊
検査装置302と異なるのは、磁場検出器として具体的
にSQUID(SuperconductingQua
ntum Interference Device;
超電導量子干渉素子)55を用いた点と、そのことに付
随して液体窒素9、断熱材8a、8b、磁気シールド材
10を追加した点である。Next, a third embodiment will be described. The non-destructive inspection device 303 shown in FIG. 3 is different from the non-destructive inspection device 302 in that a magnetic field detector specifically includes a SQUID (SuperconductingQua).
ntum Interference Device;
This is a point that a superconducting quantum interference device (55) is used, and liquid nitrogen 9, heat insulating materials 8a and 8b, and a magnetic shielding material 10 are additionally provided.
【0044】現在の技術水準において、熱起電力電流に
よる微小な磁場を検出するには、磁場観測方法として最
も高感度なSQUIDが最適である。SQUIDの種類
としては、Nb(ニオブ)などの低温超電導体を用いた
低温系SQUIDと、酸化物超電導体を用いた高温超電
導SQUIDに大別できる。液体ヘリウムでの冷却が必
要な低温系SQUIDでは、コスト、メンテナンス面で
扱いが大変であるので、ここでは液体窒素での冷却で十
分な高温超電導SQUIDを用いた。高温超電導SQU
IDの具体的な材料としては、YBCO(Y−Ba−C
u−O)やHBCO(Ho−Ba−Cu−O)等があ
る。In the current state of the art, to detect a minute magnetic field due to a thermoelectromotive current, the most sensitive SQUID is the most sensitive magnetic field observation method. SQUIDs can be roughly classified into a low-temperature SQUID using a low-temperature superconductor such as Nb (niobium) and a high-temperature superconducting SQUID using an oxide superconductor. Since a low-temperature SQUID requiring cooling with liquid helium is difficult to handle in terms of cost and maintenance, a high-temperature superconducting SQUID sufficient for cooling with liquid nitrogen is used here. High temperature superconducting SQUI
As a specific material of the ID, YBCO (Y-Ba-C
u-O) and HBCO (Ho-Ba-Cu-O).
【0045】SUQID55を冷却するための液体窒素
9、液体窒素9と半導体デバイスチップ4の間を断熱す
るための断熱材8a、液体窒素9と周囲の間を断熱する
ための断熱材8bも必要である。断熱材の具体的な材料
としては、、発泡スチロールが容易に薄くすることがで
き、しかも断熱効果が高いので好適である。周囲から侵
入する磁場ノイズを遮断するために磁気シールド材10
で、できるだけ全体を完全に覆うことも必要である。な
お、図3に示したように、レーザビームが通過する程度
の穴10aを開けることは、磁気シールド効果には大き
くは影響しない。The liquid nitrogen 9 for cooling the SUQID 55, a heat insulating material 8a for insulating between the liquid nitrogen 9 and the semiconductor device chip 4, and a heat insulating material 8b for insulating between the liquid nitrogen 9 and the surroundings are also required. is there. As a specific material of the heat insulating material, Styrofoam is preferable because it can be easily made thin and has a high heat insulating effect. Magnetic shielding material 10 to cut off magnetic field noise entering from the surroundings
Therefore, it is necessary to completely cover the entirety as much as possible. It should be noted that, as shown in FIG. 3, opening a hole 10a large enough to allow a laser beam to pass through does not significantly affect the magnetic shielding effect.
【0046】次に、図4を参照して第4の実施の形態例
について説明する。第4の実施の形態例の非破壊検査装
置304が上記非破壊検査装置303と異なるのは、S
QUIDの冷却方法として冷却器11を用いている点で
ある。冷却器11とSQUID55を接触させること
で、SQUID55は液体窒素温度以下にでも簡単に冷
却できる。磁気シールド材10と、レーザ光を通すため
のガラス材13で気密構造とし、真空ポンプ12で真空
にすることで、熱の放散を防いでいる。Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. The difference between the nondestructive inspection device 304 of the fourth embodiment and the nondestructive inspection device 303 is that
The cooler 11 is used as a method for cooling the QUID. By bringing the SQUID 55 into contact with the cooler 11, the SQUID 55 can be easily cooled even below the liquid nitrogen temperature. The magnetic shield material 10 and a glass material 13 for passing a laser beam form an airtight structure, and the vacuum pump 12 makes a vacuum to prevent heat dissipation.
【0047】次に、このように構成された非破壊検査装
置の動作について説明する。最初に第1ないし第4の実
施の形態例の共通の動作について説明し、その後、各実
施の形態例ごとにそれぞれの独自の動作について説明す
る。なお、検査対象の半導体デバイスチップは、次の
(1)ないし(3)のいずれかの状態にあるとする。 (1)製造前工程の途中のウェハ状態のチップ (2)前工程が終了してボンディングパッドが完成し、 (2−a)良・不良が未検査のチップまたはウェハ状態
のチップ (2−b)検査の結果不良と確定したチップまたはウェ
ハの状態のチップ (3)後工程が終了しパッケージングされたチップ まず、第1ないし第4の実施の形態例の共通の動作につ
いて図1の(A)を参照しつつ説明する。レーザ発生器
1から発生したレーザは光学系2で細く絞られ、かつ走
査されながら、レーザビーム3として半導体デバイスチ
ップ4を照射する。レーザ発生器1を構成するレーザと
しては633nmのHe−Neレーザ、1152nmの
He−Neレーザ、1300nmのレーザーダイオー
ド、1300nmのYLF(イルフ)レーザ等が性能お
よびコストの点で適しており、目的に応じて使い分けれ
ばよい。Next, the operation of the non-destructive inspection apparatus thus configured will be described. First, a common operation of the first to fourth embodiments will be described, and then, a unique operation of each embodiment will be described. It is assumed that the semiconductor device chip to be inspected is in one of the following states (1) to (3). (1) Chip in wafer state in the middle of pre-manufacturing process (2) Pre-process is completed to complete bonding pad, (2-a) Chip not tested or defective in wafer state or chip in wafer state (2-b) 1) Chips determined to be defective as a result of inspection or chips in wafer state (3) Chips after completion of post-process and packaged First, common operations of the first to fourth embodiments will be described with reference to FIG. ) Will be described. The laser generated from the laser generator 1 is irradiated with the laser beam 3 onto the semiconductor device chip 4 while being narrowed down and scanned by the optical system 2. As a laser constituting the laser generator 1, a 633 nm He-Ne laser, a 1152 nm He-Ne laser, a 1300 nm laser diode, a 1300 nm YLF (Ilf) laser, etc. are suitable in terms of performance and cost. It can be used properly.
【0048】光学系2での走査はガルバノミラー、音響
光学素子、電気光学素子等で縦・横に偏向させることで
行う。レーザビームの径はレンズの選択により広範囲に
選べるが、最小径は回折限界により、波長の程度に制限
される。光学系2に共焦点機能も設けることにより、走
査レーザ顕微鏡像の空間分解能としては、633nmの
レーザを用いた場合、400nm程度の分解能が、13
00nmのレーザでは800nm程度の分解能が実現で
きる。The scanning in the optical system 2 is performed by deflecting vertically and horizontally using a galvanomirror, an acousto-optic device, an electro-optic device or the like. The diameter of the laser beam can be selected in a wide range by selecting a lens, but the minimum diameter is limited to a wavelength by the diffraction limit. By providing the optical system 2 with a confocal function, the spatial resolution of a scanning laser microscope image is about 400 nm when using a 633 nm laser.
With a laser of 00 nm, a resolution of about 800 nm can be realized.
【0049】走査磁場像で重要な像の解像度は、通常は
走査磁場像そのものの解像度ではなく、走査磁場像と同
じ場所の走査レーザ顕微鏡像の解像度であり、これによ
り欠陥の位置認識精度が決まる。その理由は以下のとう
りである。欠陥の位置を検出するためには、走査レーザ
顕微鏡像と走査磁場像を通常の画像処理機能で重ね合わ
せて、例えば走査レーザ顕微鏡像は白黒の256階調
で、走査磁場像は赤(正)と緑(負)の各々256階調
で表示する。欠陥像としての走査磁場像のコントラスト
は最も強度の強い1ピクセルの大きさまで小さく絞り込
む調整が可能であり、この大きさは走査レーザ顕微鏡像
の空間分解能よりはるかに小さくできる。このように1
ピクセルのコントラストまで絞り込んだ走査磁場像と走
査レーザ顕微鏡像を重ね合わせた像で表示することによ
り、走査レーザ顕微鏡像の中で、欠陥の位置が明確に認
識できる。すなわち、欠陥位置の認識精度は、走査レー
ザ顕微鏡像の空間分解能で決まる。The resolution of the important image in the scanning magnetic field image is not the resolution of the scanning magnetic field image itself but the resolution of the scanning laser microscope image at the same place as the scanning magnetic field image, and this determines the position recognition accuracy of the defect. . The reason is as follows. In order to detect the position of the defect, the scanning laser microscope image and the scanning magnetic field image are superimposed by an ordinary image processing function. For example, the scanning laser microscope image has 256 gradations of black and white, and the scanning magnetic field image has red (positive). And green (negative) in 256 gradations. The contrast of the scanning magnetic field image as a defect image can be adjusted to be narrowed down to the size of one pixel having the strongest intensity, and this size can be much smaller than the spatial resolution of the scanning laser microscope image. Like this one
By displaying the scanning magnetic field image narrowed down to the pixel contrast and the scanning laser microscope image as a superimposed image, the position of the defect can be clearly recognized in the scanning laser microscope image. That is, the recognition accuracy of the defect position is determined by the spatial resolution of the scanning laser microscope image.
【0050】走査レーザ顕微鏡像の空間分解能に関連し
て次のような方法を採ることも有効である。上述の通
り、OBIC電流が発生するとノイズとなり、熱起電力
電流そのものの検出が困難になるので、その点からは、
波長が1300nmのレーザを用いることが望ましい。
また、やはり上述の1300nmのレーザのもう一つの
特徴である、シリコン中での減衰が少ないという利点を
生かして、チップの裏側からレーザ光を照射したのが図
2ないし図4に示した非破壊検査装置302、303、
304であるが、1300nmのレーザ光を使った場合
でも必要な場合には、OBICによるノイズを防止する
ことのみを目的としてレーザビームを表面から照射する
構成とすることも無論可能である。しかし、1300n
mのレーザ光を用いた場合には空間分解能が問題とな
る。走査レーザ顕微鏡像の空間分解能を高めるという点
からは波長が633nmのレーザを用いる方が望まし
い。このジレンマを解決するためには以下の方法が有効
である。It is also effective to employ the following method in relation to the spatial resolution of the scanning laser microscope image. As described above, when the OBIC current is generated, it causes noise and it becomes difficult to detect the thermoelectromotive force current itself.
It is desirable to use a laser having a wavelength of 1300 nm.
Also, another advantage of the above-mentioned 1300 nm laser is that the laser light is irradiated from the back side of the chip, taking advantage of the advantage that the attenuation in silicon is small, as shown in FIGS. Inspection devices 302, 303,
Although it is 304, if it is necessary even when a laser beam of 1300 nm is used, it is of course possible to adopt a configuration in which a laser beam is irradiated from the surface only for the purpose of preventing OBIC noise. However, 1300n
When m laser light is used, spatial resolution becomes a problem. From the viewpoint of enhancing the spatial resolution of the scanning laser microscope image, it is preferable to use a laser having a wavelength of 633 nm. The following method is effective in solving this dilemma.
【0051】すなわち、レーザ発生器1として、波長が
633nmのHe−Neレーザと1300nmのYLF
(イルフ)レーザを用意し、走査レーザ顕微鏡像の取得
には633nmのレーザを用い、走査磁場像の取得には
1300nmを用いる。そして、これら2つの像を重ね
合わせて表示する。この方法により633nmのレーザ
の分解能である400nmの空間分解能で、欠陥の検出
が可能となる。波長が1300nmのレーザビームを裏
面から照射した場合は、その結果得られる走査磁場像と
の重ね合わせに使う633nmの走査レーザ顕微鏡像
は、レーザビームをチップの表面側から照射して取得
し、その後、鏡像に変換してから重ね合わせればよい。
この方法により、1300nmのレーザのみを用いる場
合に比べて、欠陥の検出位置精度が約2倍向上する。That is, as the laser generator 1, a He-Ne laser having a wavelength of 633 nm and a YLF having a wavelength of 1300 nm are used.
(Ilf) A laser is prepared, a laser of 633 nm is used for acquiring a scanning laser microscope image, and 1300 nm is used for acquiring a scanning magnetic field image. Then, these two images are superimposed and displayed. With this method, a defect can be detected with a spatial resolution of 400 nm, which is the resolution of a laser of 633 nm. When a laser beam having a wavelength of 1300 nm is irradiated from the back surface, a scanning laser microscope image of 633 nm used for superposition with the resulting scanning magnetic field image is obtained by irradiating the laser beam from the front surface side of the chip, and thereafter, , After converting to a mirror image.
This method improves the detection position accuracy of the defect about twice as compared with the case where only the 1300 nm laser is used.
【0052】表面からの走査レーザ顕微鏡像のみでは位
置が明確に認識できない場合には裏面からの走査レーザ
顕微鏡像も併用し、3つの像を重ねあわせてもよい。欠
陥の位置によっては改善効果が見られる。裏面からの走
査レーザ顕微鏡像の空間分解能が1300nmのレーザ
では不足する場合には、シリコン中での減衰分を高出力
のレーザを用いて補うことで、できるだけ短波長のレー
ザも用いる方法も考えられるが、分解能改善効果は波長
の比程度で、高々1.3倍であるから、大きな効果は望
めない。If the position cannot be clearly recognized only by the scanning laser microscope image from the front surface, the scanning laser microscope image from the rear surface may be used together to superimpose the three images. An improvement effect can be seen depending on the position of the defect. If the spatial resolution of the scanning laser microscope image from the back surface is insufficient with a laser of 1300 nm, a method of using a laser with a wavelength as short as possible by compensating for the attenuation in silicon using a high-output laser is also conceivable. However, since the resolution improving effect is about 1.3 times the wavelength ratio at most, a large effect cannot be expected.
【0053】図4に示した非破壊検査装置304では、
レーザビーム53はガラス材13を通して、半導体デバ
イスチップ4に照射されるが、その際のガラス材の選択
は波長1300nmのレーザビームの透過率に重点を置
いて選択すればよく、波長633nmのレーザビームの
透過率はそれほど高くなくてもよい。その理由は、十分
な熱起電力電流を発生させるには大きなパワーのレーザ
光が必要であるが、走査レーザ顕微鏡像を得るためには
レーザ光のパワーはそれほど大きくなくてもよいという
ことである。いずれにしても、最終的には、レーザ発生
器1、走査レーザ顕微鏡を構成する不図示の受光素子も
含めたコストとのトレードオフで決定すればよい。In the non-destructive inspection device 304 shown in FIG.
The semiconductor device chip 4 is irradiated with the laser beam 53 through the glass material 13. At this time, the selection of the glass material may be made with emphasis on the transmittance of the laser beam having a wavelength of 1300 nm, and the laser beam having a wavelength of 633 nm may be selected. Need not be so high. The reason is that a large power laser beam is necessary to generate a sufficient thermoelectromotive current, but the laser beam power does not need to be so large to obtain a scanning laser microscope image. . In any case, ultimately, it may be determined by a trade-off with the cost including the laser generator 1 and the light receiving element (not shown) constituting the scanning laser microscope.
【0054】図1の(A)を参照した動作の説明に戻
る。レーザビーム3は走査(矢印A)されながら半導体
デバイスチップ4を照射していくが、熱起電力電流が流
れるのは、熱起電力が発生するタイプの欠陥付近を照射
したときだけである。正常に製造された半導体デバイス
チップ上には検知できる程度の熱起電力を発生する場所
はない。熱起電力電流を発生する欠陥のタイプは、配線
中のボイド、配線中の各種析出物、異物等である。Returning to the description of the operation with reference to FIG. The laser beam 3 irradiates the semiconductor device chip 4 while being scanned (arrow A), and the thermoelectromotive current flows only when irradiating near a defect of the type that generates thermoelectromotive force. There is no place to generate a detectable thermoelectromotive force on a normally manufactured semiconductor device chip. The types of defects that generate a thermoelectromotive current are voids in wiring, various precipitates in wiring, and foreign matter.
【0055】これらの欠陥個所がレーザビーム3により
照射されると熱起電力電流が発生し、その結果、磁場が
誘起される。この誘起された磁場は磁場検出器5によっ
て検出される。高感度な磁場計測手段としては(1)S
QUID磁束計、(2)フラックスゲート磁束計、
(3)核磁気共鳴型磁束計、(4)半導体磁気センサー
(ホール素子)の4種類が知られているが、SQUID
が1fT(フェムトテスラ)から10nT(ナノテス
ラ)までの超高感度の測定領域をもつのに対して、フラ
ックスゲート磁束計と核磁気共鳴型磁束計は0.1nT
(ナノテスラ)から0.1mT(ミリテスラ)までの測
定領域、半導体磁気センサーは1nT(ナノテスラ)か
ら1T(テスラ)までの測定領域をもち、SQUIDに
比べると感度が落ちる。When these defective portions are irradiated with the laser beam 3, a thermoelectromotive current is generated, and as a result, a magnetic field is induced. The induced magnetic field is detected by the magnetic field detector 5. (1) S
QUID magnetometer, (2) fluxgate magnetometer,
Four types of (3) nuclear magnetic resonance magnetometer and (4) semiconductor magnetic sensor (Hall element) are known.
Has an ultrasensitive measurement range from 1 fT (femtotesla) to 10 nT (nanotesla), whereas the fluxgate magnetometer and the nuclear magnetic resonance magnetometer have a 0.1 nT
The semiconductor magnetic sensor has a measurement area from (nano Tesla) to 0.1 mT (millitesla) and a measurement area from 1 nT (nano Tesla) to 1T (Tesla), and the sensitivity is lower than that of SQUID.
【0056】これまでに本発明の発明者らが実験した結
果では、現在の技術水準で、半導体デバイスチップの配
線中の欠陥をレーザ照射した際の熱起電力電流により発
生する磁場を検知できるだけの感度をもっている磁場検
出器はSQUID(Superconducting
Quantum Interference Devi
ce;超電導量子干渉素子)のみである。ここではコス
トと取り扱いの容易さの点から高温超電導SQUIDを
用いた場合のみを示したが、より高感度が必要な場合に
は低温超電導SQUIDを用いればよい。According to the results of experiments conducted by the inventors of the present invention, a magnetic field generated by a thermoelectromotive current when a defect in a wiring of a semiconductor device chip is irradiated with a laser can be detected with the current state of the art. A magnetic field detector having sensitivity is SQUID (Superconductor).
Quantum Interference Devi
ce; superconducting quantum interference device) only. Here, only the case where the high-temperature superconducting SQUID is used is shown from the viewpoint of cost and ease of handling, but if higher sensitivity is required, the low-temperature superconducting SQUID may be used.
【0057】以下、高温超電導SQUIDを用いた場合
の動作について、図3、図4を参照しながら説明する。
高温超電導SQUIDは通常液体窒素に浸した状態で使
われる。その際は図3に示すようにSQUID55と半
導体デバイスチップ4の間に断熱材8aを入れ、半導体
デバイスチップを常温に近い温度に保つ必要がある。半
導体デバイスチップがどの程度の低温まで耐えられるか
についての試験結果で、過去に十分な実績のある温度は
摂氏−55度程度である。この耐性を示す実際の試験条
件は、例えば、摂氏+150度に10分以上さらし、そ
の後15分以内に摂氏−55度に到達した後、摂氏−5
5度に10分以上さらし、その後15分以内に摂氏+1
50度に到達した後、摂氏+150度に10分以上さら
し、・・・といったサイクルを十回から千回繰り返す、
といった厳しいものである。このような試験においても
チップそのものは十分な耐性を示しているので、短時間
の検査ではさらに低温にさらしても問題は無いと思われ
るが、今のところ限界を示す十分なデータはない。The operation when the high-temperature superconducting SQUID is used will be described below with reference to FIGS.
The high-temperature superconducting SQUID is usually used while immersed in liquid nitrogen. In this case, as shown in FIG. 3, it is necessary to insert a heat insulating material 8a between the SQUID 55 and the semiconductor device chip 4 to keep the temperature of the semiconductor device chip close to room temperature. Test results showing how low temperatures the semiconductor device chip can withstand. A temperature that has been sufficiently proven in the past is about -55 degrees Celsius. Actual test conditions showing this resistance include, for example, exposure to +150 degrees Celsius for 10 minutes or more, and then reaching -55 degrees Celsius within 15 minutes, and then -5 degrees Celsius.
Exposed for more than 10 minutes at 5 degrees, then +1 Celsius within 15 minutes
After reaching 50 degrees, it is exposed to +150 degrees Celsius for 10 minutes or more, ...
It is tough. Even in such a test, the chip itself shows a sufficient resistance, so it seems that there is no problem even if the chip is exposed to a lower temperature in a short-time inspection, but there is no sufficient data showing the limit so far.
【0058】図3に示した非破壊検査装置303で、半
導体デバイスチップ4を常温に近い温度に保つ必要があ
る理由は、チップの温度に対する耐性からくるのではな
く、霜の付着を防止するためである。本発明の発明者ら
が実験で確かめた結果、断熱材として発砲スチロールを
用いれば、その厚みを0.3mm程度まで薄くしても、
チップに霜が付かない程度に保てることが分かった。In the nondestructive inspection apparatus 303 shown in FIG. 3, the reason why the semiconductor device chip 4 needs to be kept at a temperature close to the normal temperature is not due to the resistance to the chip temperature but to the prevention of frost adhesion. It is. As a result of experiments conducted by the inventors of the present invention, if styrene foam is used as a heat insulating material, even if the thickness is reduced to about 0.3 mm,
It turned out that the chips could be kept to a degree that would not frost.
【0059】図4に示した非破壊検査装置304では霜
が付く心配はないため、半導体デバイスチップ4の温度
は、少なくとも摂氏−55度程度まで下がっても問題は
ない。SQUIDが正常に動作するためには、所定の温
度以下の一定の温度に保つ必要がある。図3に示した非
破壊検査装置303の場合、SQUIDは液体窒素に浸
っているため、液体窒素の量をSQUIDが十分浸る程
度に保つように、適宜継ぎ足せば十分である。長時間の
検査を連続して行うような場合は、自動供給すれば便利
である。窒素の自動供給装置は、元素分析に用いるED
X(エネルギー分散型X線解析装置)用等で、十分な実
用実績があるので、それを用いればよい。In the nondestructive inspection device 304 shown in FIG. 4, there is no fear of frost, so that there is no problem even if the temperature of the semiconductor device chip 4 is reduced to at least about -55 degrees Celsius. In order for the SQUID to operate normally, it is necessary to maintain the temperature at a constant temperature equal to or lower than a predetermined temperature. In the case of the nondestructive inspection device 303 shown in FIG. 3, since the SQUID is immersed in liquid nitrogen, it is sufficient to add the amount of liquid nitrogen appropriately so that the SQUID is sufficiently immersed. When long-term inspection is performed continuously, automatic supply is convenient. The automatic nitrogen supply device is an ED used for elemental analysis.
It is used for X (energy dispersive X-ray analyzer), etc., and has a sufficient practical record.
【0060】図4に示した非破壊検査装置304の場合
には、冷却器11を用いてSQUID55を冷却する。
冷却器を用いることの利点は2つある。第1の利点は液
体窒素中に浸して冷やすより低温にできるため、SQU
IDの動作が安定するということである。第2の利点
は、半導体デバイスチップ4とSQUID55の距離を
短くできるということである。熱起電力電流に起因する
磁場は電流経路からの距離が近いほど大きい。したがっ
て、半導体デバイスチップ4とSQUID55の距離が
短いほど磁場が大きい場所で検知でき、欠陥の検出感度
が上がる。In the case of the nondestructive inspection device 304 shown in FIG. 4, the SQUID 55 is cooled using the cooler 11.
The benefits of using a cooler are twofold. The first advantage is that the temperature can be lower than immersion in liquid nitrogen and cooling.
That is, the operation of the ID is stabilized. A second advantage is that the distance between the semiconductor device chip 4 and the SQUID 55 can be reduced. The magnetic field caused by the thermoelectromotive current increases as the distance from the current path decreases. Therefore, the shorter the distance between the semiconductor device chip 4 and the SQUID 55, the higher the magnetic field can be detected, and the higher the defect detection sensitivity.
【0061】液体窒素に浸して冷やす場合は図3に示し
た非破壊検査装置303のように半導体デバイスチップ
4とSQUID55の間には液体窒素9と断熱材8aが
存在する。一方、冷却器で冷やす場合は、図4に示した
ように、半導体デバイスチップ4とSQUID55の間
は真空であるから、両者を極度に接近させることができ
る。When cooling by immersing in liquid nitrogen, liquid nitrogen 9 and heat insulating material 8a exist between the semiconductor device chip 4 and the SQUID 55 as in the nondestructive inspection device 303 shown in FIG. On the other hand, when cooling with a cooler, as shown in FIG. 4, since the space between the semiconductor device chip 4 and the SQUID 55 is vacuum, both can be brought extremely close to each other.
【0062】磁場の向きと大きさは電流経路の長さと向
きにも依存する。欠陥の存在により流れる電流の向きは
予測できないから、すべての方向の磁場を検出する必要
がある。このためには、SQUID55の構成要素中、
実際に磁場を検出する役割をもつ検出コイルの向きは、
3つの独立な向きに設定し、各方向ごとに独立に磁場を
検出することが必要である。なお、走査磁場像の表示は
必ずしも3つの独立な像として表示する必要はなく、例
えば、そのベクトル和の絶対値を輝度として、ひとつの
走査磁場像で表示すれば通常は十分である。また、磁場
の大きさは熱起電力電流の流れる経路に近いほど強いか
ら、SQUID55の検出コイルはできるだけ半導体デ
バイスチップ4に近いほどよいのは前述の通りである。The direction and magnitude of the magnetic field also depend on the length and direction of the current path. Since the direction of the current flowing due to the presence of the defect cannot be predicted, it is necessary to detect the magnetic fields in all directions. To this end, among the components of SQUID 55,
The direction of the detection coil that has the role of actually detecting the magnetic field is
It is necessary to set three independent directions and detect the magnetic field independently for each direction. The display of the scanning magnetic field image does not necessarily need to be displayed as three independent images. For example, it is usually sufficient to display the absolute value of the sum of the vectors as luminance as one scanning magnetic field image. Also, as described above, the detection coil of the SQUID 55 is preferably as close to the semiconductor device chip 4 as possible, because the magnitude of the magnetic field is stronger as it is closer to the path in which the thermoelectromotive current flows.
【0063】磁場検出器5は、磁場を検出してその強度
に対応した信号強度をもつ信号を生成し、制御・画像処
理系6に出力する。制御・画像処理系6ではこの信号を
輝度に変換し、走査位置に対応した像として像表示装置
7に表示する。一度の走査で十分なS/N(信号対ノイ
ズ比)が得られない場合は、複数回の走査で得られた像
を積算する。それでも十分なS/Nが得られない場合
は、レーザビームを変調し、ロックイン・アンプで信号
を増幅することで、S/Nを大幅に改善できる。The magnetic field detector 5 detects a magnetic field, generates a signal having a signal strength corresponding to the strength, and outputs the signal to the control / image processing system 6. The control / image processing system 6 converts this signal into luminance and displays it on the image display device 7 as an image corresponding to the scanning position. When a sufficient S / N (signal-to-noise ratio) cannot be obtained in one scan, the images obtained in a plurality of scans are integrated. If a sufficient S / N cannot be obtained, the S / N can be significantly improved by modulating the laser beam and amplifying the signal with a lock-in amplifier.
【0064】次に、半導体デバイスチップの異なる形態
ごとの動作について、各形態ごとに順番に説明する。 (1)チップが製造前工程の途中のウェハ状態のチップ
である場合 この場合は、ウェハ上のどのチップが不良であるかをま
ず知ればよいから、最初は、できるだけビーム径を大き
くし、広い範囲を走査する。場合によっては走査するの
ではなく、チップ全体を一度に照射してもよい。その
際、チップと同じ大きさのスリットを設け、正確にチッ
プ単位の大きさ、あるいはボンディングパッド部を除く
内側の大きさでレーザ光を照射することで、効率よく、
チップごとの欠陥の有無の判定ができる。チップが良品
か不良品かの判定のみをすれば良い場合はこれで検査は
終了する。不良のチップが見つかり、欠陥の位置を正確
に知りたい場合には、レーザビームを徐々に絞り、それ
にともない走査範囲を徐々に狭くし、欠陥位置を最後は
サブミクロン領域にまで絞り込むことができる。Next, the operation of each of the different forms of the semiconductor device chip will be described in order for each form. (1) When the chip is a wafer in the middle of the pre-manufacturing process In this case, it is only necessary to first know which chip on the wafer is defective. Scan an area. In some cases, instead of scanning, the entire chip may be irradiated at once. At that time, slits of the same size as the chip are provided, and by irradiating the laser light with the size of the chip accurately or the inner size excluding the bonding pad portion, efficiently,
The presence or absence of a defect for each chip can be determined. If it is only necessary to determine whether the chip is non-defective or defective, the inspection is completed. If a defective chip is found and it is desired to know the position of the defect accurately, the laser beam can be gradually narrowed, and the scanning range can be gradually narrowed accordingly.
【0065】(2−a)前工程は終了しているが、良・
不良が未検査のチップまたはウェハ状態のチップである
場合 この場合も、基本的には(1)の場合と同じである。た
だし、チップ内部のみで発生する熱起電力電流では、十
分な欠陥検査ができない場合があるので、できればこの
後で述べる第5の実施の形態以降の実施の形態例で検査
を実行することが望ましい。(2-a) Although the previous step has been completed,
When the defect is an uninspected chip or a chip in a wafer state. This case is also basically the same as the case (1). However, it may not be possible to perform a sufficient defect inspection with a thermoelectromotive current generated only inside the chip. Therefore, if possible, it is desirable to execute the inspection in the fifth and subsequent embodiments described later. .
【0066】(2−b)前工程は終了しているが、検査
の結果不良と確定したチップまたはウェハである場合 この場合に検査が要求されるのは、欠陥の場所を絞り込
み、欠陥の原因究明をしたい場合である。したがって、
(1)で述べた動作の後半のみを実施すればよい。た
だ、この場合も(2−a)と同様、できれば第5の実施
の形態以降の実施の形態例で検査を実行することが望ま
しい。(2-b) In the case where the preceding step has been completed but the chip or wafer has been determined to be defective as a result of the inspection, the inspection is required in this case because the location of the defect is narrowed down and the cause of the defect is determined. This is when you want to find out. Therefore,
Only the latter half of the operation described in (1) needs to be performed. However, also in this case, it is desirable to execute the inspection in the fifth and subsequent embodiments, if possible, as in (2-a).
【0067】(3)後工程が終了しパッケージングされ
たチップである場合 この場合は、通常良品か不良品かの判断は電気的測定に
よって完了している。ただし、テスタビリティーの問題
から100%その判定が正しいわけではないので、良否
は確定していないものとして扱った方が、正確な判断が
できる。したがって、基本的には(1)の場合と同じで
ある。ただ、この場合も(2−a)と同様、チップ内部
のみで発生する熱起電力電流では、十分な欠陥検査が出
来ない場合があるので、第5の実施の形態以降の実施の
形態例で検査を実行することが望ましい。特にチップが
パッケージングされている場合は、パッケージングされ
ていない場合に比べ、後に説明する第5の実施の形態例
以降の実施の形態例による検査が容易に行え、この点で
も同実施の形態例による検査が望ましい。(3) In the case of a packaged chip after the post-process has been completed. In this case, the determination as to whether it is a normal product or a defective product has been completed by electrical measurement. However, since the determination is not 100% correct due to the problem of testability, it is possible to make an accurate determination by treating the quality as uncertain. Therefore, it is basically the same as the case (1). However, in this case, similarly to (2-a), a sufficient defect inspection may not be performed with a thermoelectromotive current generated only inside the chip, and therefore, in the fifth and subsequent embodiments, It is desirable to perform an inspection. In particular, when the chip is packaged, the inspection according to the fifth and later embodiments to be described later can be easily performed as compared with the case where the chip is not packaged. Inspection by example is preferred.
【0068】次に第5ないし第7の実施の形態例につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1の(B)は本発
明の第5の実施の形態例を示す構成図、図5は第5の実
施の形態例により検査されるチップ周辺を詳しく示す下
面図、図6は第6の実施の形態例を構成する電流経路集
束ボードを示す構成図、図7は本発明の第7の実施の形
態を構成する電流経路集束ボードを示す構成図である。
図中、図1の(A)および図2ないし図4と同一の要素
には同一の符号が付されており、それらに関する説明は
ここでは省略する。Next, fifth to seventh embodiments will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1B is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the present invention, FIG. 5 is a bottom view showing in detail the periphery of a chip to be inspected by the fifth embodiment, and FIG. FIG. 7 is a configuration diagram showing a current path focusing board constituting an embodiment, and FIG. 7 is a configuration diagram showing a current path focusing board constituting a seventh embodiment of the present invention.
In the drawing, the same elements as those in FIG. 1A and FIGS. 2 to 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted here.
【0069】最初に、図1の(B)および図5ないし図
7を参照して第5ないし第7の実施の形態例の構成につ
いて説明する。まず、図1の(B)に示した第5の実施
の形態例の非破壊検査装置305が、上記非破壊検査装
置301と異なるのは、熱起電力電流が誘起する磁場を
半導体デバイスチップ4の近傍に配置した磁場検出器に
より直接には検出しないという点である。すなわち、半
導体デバイスチップ4からボンディングパッド14とプ
ローバ15へと続く電流の経路を電流経路集束ボード1
6で一個所に集める。熱起電力電流は、電流経路集束ボ
ード16の近傍で磁場検出器5を用いて検出する。図5
に示したように、電流経路集束ボード16にはすべての
ボンディングパッド14−1〜14−12からそれぞれ
プローバ15を用いて接続されたすべての電流経路(本
発明に係わる電流回路)が集束している。なお、前述の
通り、ここでは図10で示したモデルチップを用いて説
明しているので、パッドの数は12と少ないが、本発明
の方法はパッドの数を限定するものではない。First, the configuration of the fifth to seventh embodiments will be described with reference to FIG. 1B and FIGS. 5 to 7. First, the non-destructive inspection device 305 of the fifth embodiment shown in FIG. 1B is different from the non-destructive inspection device 301 in that a magnetic field induced by a thermoelectromotive current is applied to the semiconductor device chip 4. Is not directly detected by the magnetic field detector arranged near the. That is, the current path from the semiconductor device chip 4 to the bonding pad 14 and the prober 15 is connected to the current path focusing board 1.
Collect in one place at 6. The thermoelectromotive current is detected using the magnetic field detector 5 near the current path focusing board 16. FIG.
As shown in (1), all the current paths (current circuits according to the present invention) connected from the bonding pads 14-1 to 14-12 by using the prober 15 are focused on the current path focusing board 16. I have. As described above, since the description is made using the model chip shown in FIG. 10, the number of pads is as small as 12, but the method of the present invention does not limit the number of pads.
【0070】第6の実施の形態例は、第5の実施の形態
例のより特殊な例を示している。この第6の実施の形態
例では、図6に示したように、第6の実施の形態例の電
流経路集束ボード16は、絶縁基板16a上に金属配線
16bを配線して構成され、全配線はプローバへの接続
端子16cから全配線の集束点16dの一点に集められ
ショートされている。このような構成では熱起電力電流
は必ずこの集束点16dを通る閉回路に流れる。そし
て、磁場検出器はこの集束点16dの近傍に配置して磁
場の計測を行う。なお、プローバへの各接続端子16c
はそれぞれ、各ボンディングパッド14−1〜14−1
2に接続された対応するプローバへ接続されている。The sixth embodiment shows a more specific example of the fifth embodiment. In the sixth embodiment, as shown in FIG. 6, the current path focusing board 16 of the sixth embodiment is configured by arranging metal wiring 16b on an insulating substrate 16a. Are gathered from the connection terminal 16c to the prober at one of the convergence points 16d of all the wirings and are short-circuited. In such a configuration, the thermoelectromotive current always flows in a closed circuit passing through the focal point 16d. The magnetic field detector is arranged near the convergence point 16d to measure the magnetic field. Each connection terminal 16c to the prober
Are bonding pads 14-1 to 14-1 respectively.
2 is connected to the corresponding prober.
【0071】第7の実施の形態例も、第5の実施の形態
例のより特殊な例を示している。この第7の実施の形態
例では、図7に示したように、電流経路集束ボード17
の絶縁基板17aにおいて各プローバへの接続端子17
cからの全配線17bが集束点17dでショートされて
いない。すなわち、熱起電力電流は開回路を形成して流
れるように構成されている。磁場検出器は集束点17d
の近傍に配置して磁場の計測を行う。The seventh embodiment also shows a more specific example of the fifth embodiment. In the seventh embodiment, as shown in FIG.
Connection terminal 17 to each prober on the insulating substrate 17a
All the wirings 17b from c are not short-circuited at the focal point 17d. That is, the thermoelectromotive force current is formed so as to form an open circuit and flow. The magnetic field detector has a focal point of 17d
And measure the magnetic field.
【0072】次に、このように構成された第5ないし第
7の実施の形態例の動作について説明する。なお、動作
の説明においても、第1ないし第4の実施の形態例と異
なっている点を中心に説明する。図1の(B)に示した
非破壊検査装置305において、レーザビーム53の照
射により半導体デバイスチップ4中に発生した熱起電力
電流は、ボンディングパッド14、プローバ15を通し
て電流経路集束ボード16に流れ込む。ここで、半導体
デバイスチップ4上のある欠陥部をレーザビーム53が
照射した場合を考えると、電流が流れる経路は限定され
ており、したがって、電流経路集束ボード16に流れる
電流の経路も限定されている。通常は最も流れ易いひと
つの経路に流れると考えてよい。ただし、この経路を予
測することは出来ないので、発生する磁場の大きさや向
きも予測できない点は、第1ないし第4の実施の形態例
での磁場の発生と同様である。また、その磁場の大きさ
がごく微弱である点も第1ないし第4の実施の形態例に
おける磁場の発生と同様である。そのため、この第5の
実施の形態例の場合にも、第1ないし第4の実施の形態
例の場合と同様に、磁場検出器5としては、現時点では
SQUIDを用い、磁場検出面は例えば3つの直角な方
向に配置する必要がある。SQUIDの冷却の形態は第
1ないし第4の実施の形態例に準ずるので、ここでは説
明を繰り返さない。Next, the operation of the fifth to seventh embodiments configured as described above will be described. In the description of the operation, the points different from the first to fourth embodiments will be mainly described. In the nondestructive inspection device 305 shown in FIG. 1B, the thermoelectromotive current generated in the semiconductor device chip 4 by the irradiation of the laser beam 53 flows into the current path focusing board 16 through the bonding pad 14 and the prober 15. . Here, considering the case where the laser beam 53 irradiates a certain defective portion on the semiconductor device chip 4, the path through which the current flows is limited, and therefore, the path of the current flowing through the current path focusing board 16 is also limited. I have. Usually, it can be considered that the water flows along one of the paths that is the easiest to flow. However, since this path cannot be predicted, the magnitude and direction of the generated magnetic field cannot be predicted as in the case of the magnetic field generation in the first to fourth embodiments. Further, the fact that the magnitude of the magnetic field is extremely weak is the same as the generation of the magnetic field in the first to fourth embodiments. Therefore, also in the case of the fifth embodiment, as in the case of the first to fourth embodiments, the magnetic field detector 5 uses an SQUID at the present time and the magnetic field detection surface is, for example, 3 Must be placed in two perpendicular directions. Since the cooling mode of the SQUID conforms to the first to fourth embodiments, the description will not be repeated here.
【0073】このように熱起電力電流を半導体デバイス
チップ4の外部に取り出し、磁場を計測する利点につい
て説明する。電流が発生する磁場は、電流経路から近い
ほど強く、また、電流経路が長いほど強い。熱起電力電
流を半導体デバイスチップ4の外部に取り出し、磁場を
計測することで、この二つの要因をともに磁場が強くな
るように、設定することができる。The advantage of taking out the thermoelectromotive current outside the semiconductor device chip 4 and measuring the magnetic field will be described. The magnetic field generated by the current is stronger as it is closer to the current path, and stronger as the current path is longer. By taking out the thermoelectromotive current outside the semiconductor device chip 4 and measuring the magnetic field, both of these two factors can be set so that the magnetic field becomes stronger.
【0074】まず、電流経路の長さについて説明する。
半導体デバイスチップ内での電流経路長は短い場合はμ
mのオーダーであり、経路の形も制御はできないため経
路によっては発生した磁場が相互に弱め合った結果検出
できないこともあり得る。一方、取り出した配線は電流
の経路長をcmのオーダー以上にすることは容易であ
り、経路の制御により発生した磁場が弱め合わないよう
な場所で検出することも容易である。例えば、図6のよ
うな経路では弱め合う場所がある場合には必ず強め合う
場所もあり、強め合う場所で検出することは容易であ
る。First, the length of the current path will be described.
If the current path length in the semiconductor device chip is short, μ
Since the order of m is in the order of m and the shape of the path cannot be controlled, the generated magnetic fields may weaken each other and cannot be detected depending on the path. On the other hand, it is easy for the extracted wiring to have a current path length of the order of cm or more, and it is also easy to detect in a place where the magnetic field generated by controlling the path does not weaken. For example, if there is a destructive place in the route as shown in FIG. 6, there is always a reinforce place, and it is easy to detect at a reinforce place.
【0075】次に、配線経路と磁場検出器との間の距離
について説明する。第1ないし第4の実施形態では、S
QUIDを用いる場合、SQUIDと電流経路を接触す
るほどに近づけることはできない。その理由は、半導体
デバイスチップはSQUIDの動作温度での耐性を通常
はもたないためである。一方、第5ないし第7の実施形
態では、電流集束ボード16、17をSQUIDの動作
温度での耐性をもつように作製することは難しいことで
はないため、SQUIDと電流経路を接触するほど近づ
けることは容易である。このように、電流経路と磁場検
出器との距離という面から見ても、第5ないし第7の実
施の形態例は有利である。以上説明したように、半導体
デバイスチップ4の外部に電流経路を取り出しこの電流
経路から発生する磁場が大きくなるように電流経路を設
定することによって、検出できる磁場が大きくなり、そ
の結果、より微弱な熱起電力も検出でき、検出可能な欠
陥が増すという利点が生じる。Next, the distance between the wiring path and the magnetic field detector will be described. In the first to fourth embodiments, S
When using a QUID, the SQUID and the current path cannot be brought close enough to contact. The reason is that the semiconductor device chip usually does not have the SQUID resistance at the operating temperature. On the other hand, in the fifth to seventh embodiments, it is not difficult to manufacture the current focusing boards 16 and 17 so as to have the resistance at the operating temperature of the SQUID. Is easy. As described above, the fifth to seventh embodiments are advantageous in terms of the distance between the current path and the magnetic field detector. As described above, by extracting the current path outside the semiconductor device chip 4 and setting the current path so that the magnetic field generated from this current path is increased, the detectable magnetic field is increased, and as a result, a weaker magnetic field is detected. The thermoelectromotive force can also be detected, resulting in an advantage that detectable defects increase.
【0076】第6の実施の形態例の実験結果の一例を以
下に簡単に記す。配線幅0.2μm、配線膜厚0.1μ
mのTiSi(チタン・シリサイド)配線中に析出した
約0.1μmの大きさのSi(シリコン)に1300n
mの波長のレーザビームを照射し、ボンディングパッ
ド、プローバを通じて取り出した電流経路から約3.5
mm離したところに、HBCO(Ho−Ba−Cu−
O)でできた高温超電導SQUIDを配置し、磁場検出
を試みた。その結果、十分な強度で磁場を検出すること
ができた。なお、この時のSQUIDの冷却は図3に準
じる形態で行った。An example of the experimental results of the sixth embodiment will be briefly described below. Wiring width 0.2μm, wiring thickness 0.1μ
1300 n on Si (silicon) having a size of about 0.1 μm deposited in the TiSi (titanium silicide) wiring of
m from a current path taken out through a bonding pad and a prober.
mm apart, HBCO (Ho-Ba-Cu-
A high-temperature superconducting SQUID made in O) was placed, and magnetic field detection was attempted. As a result, the magnetic field could be detected with sufficient intensity. The cooling of the SQUID at this time was performed in the form according to FIG.
【0077】次に第7の実施の形態例の動作について図
7を参照して説明する。この場合、電流は開回路でしか
流れないが、開回路の端部が集束点17dに集束されて
いるため、磁場検出器5は集束点17d近傍の一個所に
配置すればよい、という利点がある。閉回路構成よりも
開回路構成を用いる方が、検出が容易な欠陥があること
は、従来技術による検査の実施結果から示されている。
したがって、実際に検査を行うに当たっては、第6およ
び第7の実施の形態例の両方の電流経路集束ボードを用
いることが望ましい。Next, the operation of the seventh embodiment will be described with reference to FIG. In this case, the current flows only in the open circuit, but since the end of the open circuit is focused on the focusing point 17d, there is an advantage that the magnetic field detector 5 may be arranged at one location near the focusing point 17d. is there. The fact that the use of the open circuit configuration has a defect that is easier to detect than the use of the closed circuit configuration is shown by the results of the inspection performed by the conventional technology.
Therefore, when actually performing the inspection, it is desirable to use both the current path focusing boards of the sixth and seventh embodiments.
【0078】次に、第1ないし第7の実施の形態におけ
る問題点について説明する。図1(A)に示したような
構成を有する第1ないし第4の実施の形態例の場合は、
半導体チップにボンディングパッドが未だ形成されてい
ない製造工程途中での検査も可能であるという利点があ
る反面、熱起電力電流が開回路でしか流れないため、電
流が流れる時間が比較的短く、応答速度の遅い磁場検出
器では熱起電力電流を検出することが難しい。一方、図
1(B)に示したような構成を有する第5ないし第7の
実施の形態例のうち、第6の実施の形態例では、熱起電
力電流は閉回路で流れるため、電流が流れる時間が比較
的長く、応答速度が比較的遅い磁場検出器でも熱起電力
電流を検出可能であるという利点があるが、第5ないし
第7の実施の形態例では、電流経路集束ボードとプロー
バが必要なため、半導体チップにボンディングパッドが
形成された後でないと検査することが難しく、かつ検査
の準備に多大な工数やコストがかかるという問題があ
る。Next, problems in the first to seventh embodiments will be described. In the case of the first to fourth embodiments having the configuration as shown in FIG.
Inspection during the manufacturing process where bonding pads are not yet formed on the semiconductor chip has the advantage that it can be performed.However, since the thermoelectromotive current flows only in an open circuit, the current flowing time is relatively short, and the response time is short. It is difficult to detect a thermoelectromotive current with a slow magnetic field detector. On the other hand, among the fifth to seventh embodiments having the configuration as shown in FIG. 1B, in the sixth embodiment, the thermoelectromotive force current flows in a closed circuit, so that the current is There is an advantage that a thermoelectromotive current can be detected even with a magnetic field detector having a relatively long flowing time and a relatively low response speed. However, in the fifth to seventh embodiments, the current path focusing board and the prober are used. Therefore, there is a problem that it is difficult to perform the inspection only after the bonding pads are formed on the semiconductor chip, and that a large number of steps and costs are required for the preparation for the inspection.
【0079】次に、上記問題を解消することができる第
8乃至第11の実施の形態例について図面を参照して説
明する。図8は本発明の第8の実施の形態例を示す構成
図、図9は第9の実施の形態例を示す構成図、図10は
第10の実施の形態例をを示す構成図、図11は第11
の実施の形態例を示す構成図である。図中、図1
(A)、(B)ないし図4と同一の要素には同一の符号
が付されており、それらに関する説明はここでは省略す
る。Next, eighth to eleventh embodiments which can solve the above problem will be described with reference to the drawings. 8 is a block diagram showing an eighth embodiment of the present invention, FIG. 9 is a block diagram showing a ninth embodiment, FIG. 10 is a block diagram showing a tenth embodiment, FIG. 11 is eleventh
1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, FIG.
4A and 4B or the same elements as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here.
【0080】まず、図8ないし図10を参照して第8な
いし第10の実施の形態例の構成について順次説明し、
その後、各実施の形態例の動作について説明する。図8
に示した第8の実施の形態例の非破壊検査装置306
は、図1(B)の非破壊検査装置と同様に、熱起電力電
流が誘起する磁場を半導体デバイスチップ4の近傍に配
置した磁場検出器によって直接には検出しないが、図1
(B)の非破壊検査装置と異なり、電流経路ボード16
の代わりに導電性薄膜30を設けている。この導電性薄
膜30は、半導体デバイスチップ4の表面4f側に露出
しているボンディングパッド14または電極の全てに電
気的に接続してボンディングパッド14または電極の全
てを同電位にするように構成されている。すなわち、導
電性薄膜30は、検査に先立ち、半導体デバイスチップ
4の表面4fの全面(ウェハの形態の場合にはウェハの
表面の全面)に密着される。これにより、半導体デバイ
スチップ4の表面4fまたはウェハの表面に露出してい
るボンディングパッドまたは電極の全てが電気的に接続
され、任意の電極間または任意のボンディングパッド間
に熱起電力電流が流れることが可能となっている。First, the configurations of the eighth to tenth embodiments will be sequentially described with reference to FIGS.
Thereafter, the operation of each embodiment will be described. FIG.
Non-destructive inspection device 306 of the eighth embodiment shown in FIG.
1 does not directly detect the magnetic field induced by the thermoelectromotive current by the magnetic field detector arranged near the semiconductor device chip 4 as in the nondestructive inspection apparatus of FIG.
Unlike the nondestructive inspection device of (B), the current path board 16
Instead, a conductive thin film 30 is provided. The conductive thin film 30 is configured to be electrically connected to all of the bonding pads 14 or the electrodes exposed on the surface 4f side of the semiconductor device chip 4 so that all of the bonding pads 14 or the electrodes have the same potential. ing. That is, the conductive thin film 30 is brought into close contact with the entire surface 4f of the semiconductor device chip 4 (in the case of a wafer, the entire surface of the wafer) before the inspection. As a result, all of the bonding pads or electrodes exposed on the surface 4f of the semiconductor device chip 4 or the surface of the wafer are electrically connected, and a thermoelectromotive current flows between any electrodes or between any bonding pads. Is possible.
【0081】第8の実施の形態例では、半導体デバイス
チップ4の欠陥部を半導体デバイスチップ4の裏側4b
からレーザビーム3で加熱することにより熱起電力電流
が発生して導電性薄膜30を通し閉回路として流れるよ
うに構成されている。この場合の熱起電力電流は、閉回
路を流れるので比較的長い時間減衰せずに流れるように
なっている。In the eighth embodiment, the defective portion of the semiconductor device chip 4 is
Is heated by the laser beam 3 to generate a thermoelectromotive current and flow through the conductive thin film 30 as a closed circuit. In this case, the thermoelectromotive current flows through the closed circuit without attenuating for a relatively long time.
【0082】なお、半導体デバイスチップの裏面側から
レーザビームを照射する第1の理由は、第3の実施の形
態例で説明したのと同様に多層配線構造のチップの配線
部を有効に加熱することができるためである。第2の理
由は、磁場検出器5をチップの表面側に配置することで
より微少な熱起電力電流を検知することができるためで
ある。すなわち、通常、チップの厚みは500μm前後
であり、導電性薄膜30の厚みとしては100μm程度
のものは容易に使用することができる。このため、磁場
検出器5を導電性薄膜30を挟んでチップの表面側に配
置した方が磁場検出器5を熱起電力電流の流れる経路に
近づけることができ、より微少な熱起電力電流を検知す
ることができる。このように、本来は別々の理由からレ
ーザビーム3は半導体デバイスチップ4の裏面から照射
する方が良く、磁場検出器5は半導体デバイスチップ4
の表面に配置する方がよいのであるが、これが相対した
側の配置になるため、結果的には、レーザビーム3を発
生するレーザ発生器1および光学系2と、磁場検出器5
とが互いに邪魔することのない構成とすることが可能と
なる。The first reason for irradiating a laser beam from the back side of a semiconductor device chip is that the wiring portion of a chip having a multilayer wiring structure is effectively heated in the same manner as described in the third embodiment. This is because you can do it. The second reason is that by arranging the magnetic field detector 5 on the surface side of the chip, a smaller thermoelectromotive current can be detected. That is, the thickness of the chip is generally about 500 μm, and the thickness of the conductive thin film 30 of about 100 μm can be easily used. Therefore, when the magnetic field detector 5 is disposed on the surface side of the chip with the conductive thin film 30 interposed therebetween, the magnetic field detector 5 can be closer to the path where the thermoelectromotive current flows, and a smaller thermoelectromotive current can be reduced. Can be detected. Thus, it is better to irradiate the laser beam 3 from the back surface of the semiconductor device chip 4 for originally different reasons.
It is better to dispose it on the surface of the laser beam. However, since it is disposed on the opposite side, as a result, the laser generator 1 and the optical system 2 for generating the laser beam 3 and the magnetic field detector 5
Can be prevented from interfering with each other.
【0083】次に、本発明を有効たらしめている、重要
なポイントである、熱起電力電流によって発生される磁
場の空間分布に関して説明する。欠陥部へレーザビーム
3を照射し加熱することにより発生した熱起電力電流の
経路は、レーザビーム3が照射されている半導体デバイ
スチップ4上のレーザ被照射部を含み、そのレーザ被照
射部の両側からボンディングパッド14または電極へと
延びる配線部と、それらボンディングパッド間または電
極間を半導体デバイスチップ4の外部で電気的に接続す
る導電性薄膜30とにより構成される。半導体デバイス
チップ4内部を流れる電流経路は、半導体デバイスチッ
プ4の配線部を流れるため、比較的幅が狭く、この配線
部を流れる電流によって誘起されれる磁場も、ボンディ
ングパッド間または電極間を接続する半導体デバイスチ
ップ4内の電流経路に沿って局在している。一方、半導
体デバイスチップ4の外部の導電性薄膜30を流れる電
流経路は、ボンディングパッド間または電極間で、比較
的広い範囲に分布するため、導電性薄膜30を流れる電
流により誘起される磁場も広い範囲に広がる。Next, the spatial distribution of the magnetic field generated by the thermoelectromotive current, which is an important point that makes the present invention effective, will be described. The path of the thermoelectromotive current generated by irradiating the laser beam 3 to the defective portion and heating it includes the laser-irradiated portion on the semiconductor device chip 4 to which the laser beam 3 has been irradiated, and The wiring portion extends from both sides to the bonding pads 14 or the electrodes, and the conductive thin film 30 electrically connects the bonding pads or the electrodes outside the semiconductor device chip 4. Since the current path flowing inside the semiconductor device chip 4 flows through the wiring portion of the semiconductor device chip 4, the width is relatively narrow, and the magnetic field induced by the current flowing through this wiring portion also connects the bonding pads or the electrodes. It is localized along the current path in the semiconductor device chip 4. On the other hand, the current path flowing through the conductive thin film 30 outside the semiconductor device chip 4 is distributed over a relatively wide range between the bonding pads or the electrodes, so that the magnetic field induced by the current flowing through the conductive thin film 30 is also wide. Spread over the range.
【0084】チップ内部の電流経路で発生した磁場と、
チップ外部の電流経路で発生した磁場とは、向きとして
はおおよそ互いに打ち消す向きではあるが、上述のよう
に磁場の分布領域が異なるため、完全に打ち消し合うこ
とはない。このように、導電性薄膜30で閉回路を形成
することで電流の減衰時間を長くすることと、閉回路を
流れる電流が作る磁場が互いに完全には打ち消し合わな
いことが両立可能であることとが、本発明を有効にして
いるポイントである。A magnetic field generated in a current path inside the chip;
Although the directions of the magnetic field generated in the current path outside the chip are directions that cancel each other out, they are not completely canceled because the distribution regions of the magnetic field are different as described above. As described above, it is possible to increase the decay time of the current by forming a closed circuit with the conductive thin film 30, and not to completely cancel the magnetic fields generated by the current flowing through the closed circuit with each other. Are the points that make the present invention effective.
【0085】次に、第9の実施の形態例について説明す
る。図9に示した非破壊検査装置307が、上記非破壊
検査装置306と異なるのは、磁場検出器として具体的
にSQUID55を用いた点と、そのことに付随して液
体窒素9、断熱材8a、8b、磁気シールド材10を追
加した点である。断熱材の具体的な材料としては発泡ス
チロールが容易に薄く出来、 しかも断熱効果が高く適
当である。周囲から来る磁場ノイズを遮断するために磁
気シールド材10で、 出来る限り覆うことも必要であ
る。図9に示したように、レーザビームが通過する程度
の穴を開けることは、 磁気シールド効果には大きくは
影響しない。Next, a ninth embodiment will be described. The non-destructive inspection device 307 shown in FIG. 9 is different from the non-destructive inspection device 306 in that the SQUID 55 is specifically used as the magnetic field detector, and the liquid nitrogen 9 and the heat insulating material 8a , 8b, and the magnetic shield material 10 are added. As a specific material of the heat insulating material, styrene foam can be easily thinned, and the heat insulating effect is high and suitable. In order to block magnetic field noise coming from the surroundings, it is necessary to cover as much as possible with the magnetic shield material 10. As shown in FIG. 9, making a hole through which a laser beam passes does not significantly affect the magnetic shielding effect.
【0086】次に、図10を参照して第10の実施の形
態例について説明する。第10の実施の形態の非破壊検
査装置308が、上記非破壊検査装置307と異なるの
は、SQUIDの冷却方法として冷却器11を用いてい
ることと、断熱のために真空を利用していることとであ
る。冷却器11とSQUID55を接触させることで、
SQUID55は液体窒素温度(77K)以下には簡単
に冷却できる。磁気シールド材10と、レーザを通すた
めのガラス材13で気密構造とし、真空ポンプ12で真
空にすることで、熱の放散を防ぐことができる。Next, a tenth embodiment will be described with reference to FIG. The nondestructive inspection device 308 of the tenth embodiment is different from the nondestructive inspection device 307 in that the cooler 11 is used as a method for cooling the SQUID and a vacuum is used for heat insulation. That is. By bringing the SQUID 55 into contact with the cooler 11,
The SQUID 55 can be easily cooled below the liquid nitrogen temperature (77K). By making the magnetic shield material 10 and the glass material 13 for passing a laser into an airtight structure and applying vacuum to the vacuum pump 12, heat dissipation can be prevented.
【0087】次に、このように構成された第8ないし第
10の実施の形態例の非破壊検査装置の動作について説
明する。最初に第8ないし第10の実施の形態例の共通
の動作について説明し、その後、各実施の形態例ごとに
それぞれの独自の動作について説明する。なお、検査対
象の半導体デバイスチップは、次の(4)ないし(6)
の何れかの状態にあるとする。 (4)製造前工程の途中のウェハ状態のチップ (5)前工程が終了しボンディングパッドが完成し、 (5−a)良・不良が未検査のチップまたはウェハ、 (5−b)電気的検査の結果、不良と確定したチップま
たはウェハ、 (6)後工程が終了したパッケージングされたチップ まず、第8ないし第10の実施の形態例の共通の動作に
ついて、第1ないし第7の実施の形態例と異なる部分を
中心にして図8を参照しつつ説明する。検査に先立ち、
導電性薄膜を半導体デバイスチップの全面またはウェハ
全面に密着させる。用いる導電性薄膜として適当なもの
はアルミ箔、銅箔等、薄く、柔軟性があり、かつ強度の
あるものであれば何でもよい。薄膜を密着させるには、
ゴムが表面に付いたローラー等を用いればよい。なお、
図8では、導電性薄膜30は半導体デバイスチップのボ
ンディングパッドまたは電極にのみ密着し、半導体デバ
イスチップの他の部分には接しないように描いてある
が、半導体デバイスチップの他の部分は絶縁体であるか
ら、導電性薄膜30を密着させても特に問題はない。Next, the operation of the non-destructive inspection apparatuses of the eighth to tenth embodiments configured as described above will be described. First, the common operation of the eighth to tenth embodiments will be described, and then, the unique operation of each embodiment will be described. The semiconductor device chips to be inspected include the following (4) to (6)
It is assumed that there is any state of (4) Chip in wafer state in the middle of pre-manufacturing process (5) Pre-process is completed and bonding pad is completed; (5-a) Good or defective chip or wafer not tested; (5-b) Electrical Chip or wafer determined to be defective as a result of inspection. (6) Packaged chip after post-process is completed. First, common operations of the eighth to tenth embodiments will be described in first to seventh embodiments. A description will be given with reference to FIG. Prior to inspection,
The conductive thin film is brought into close contact with the entire surface of the semiconductor device chip or the entire surface of the wafer. Any suitable conductive thin film, such as an aluminum foil or a copper foil, may be used as long as it is thin, flexible, and strong. To adhere the thin film,
A roller or the like having rubber on the surface may be used. In addition,
In FIG. 8, the conductive thin film 30 is drawn in close contact with only the bonding pads or electrodes of the semiconductor device chip and not in contact with other portions of the semiconductor device chip. Therefore, there is no particular problem even if the conductive thin film 30 is brought into close contact.
【0088】次に、検査そのものの動作であるが、この
動作は、先に説明した第1ないし第4の実施の形態例と
ほぼ同様であるため、第1ないし第4の実施の形態例の
動作と異なる部分を中心にして説明する。レーザ発生器
1から発生されたレーザが光学系2で細く絞られ、かつ
走査されながらレーザビーム3として半導体デバイスチ
ップ4を照射する。レーザビーム3は走査されながら半
導体デバイスチップ4を順次照射していくが、熱起電力
電流が流れるのは、熱起電力が発生するタイプの欠陥付
近を照射したときだけである。正常に製造された半導体
デバイスチップ上には大きな熱起電力を発生する個所は
ない。熱起電力を発生する欠陥のタイプは、配線中のボ
イド、 配線中の各種析出物、異物等が知られている。Next, the operation of the inspection itself is substantially the same as that of the above-described first to fourth embodiments, so that the operation of the first to fourth embodiments will be described. The following description focuses on the differences from the operation. The laser generated from the laser generator 1 is narrowed down by the optical system 2 and irradiates the semiconductor device chip 4 as a laser beam 3 while being scanned. The laser beam 3 irradiates the semiconductor device chip 4 sequentially while being scanned, but the thermoelectromotive current flows only when irradiating near a defect of the type where thermoelectromotive force is generated. There is no place where a large thermoelectromotive force is generated on a normally manufactured semiconductor device chip. Known types of defects that generate thermoelectromotive force include voids in wiring, various precipitates in wiring, and foreign substances.
【0089】発生した熱起電力電流は磁場を誘起する。
この磁場を磁場検出器5で検出する。熱起電力電流が流
れる経路は、半導体デバイスチップ4におけるレーザビ
ームが照射されたレーザビーム被照射部の一方の側から
あるボンディングパッド14または電極に至り、そのボ
ンディングパッド14または電極から導電性薄膜30を
経て別のボンディングパッド14または電極に行き、最
後にその別のボンディングパッド14から上記レーザビ
ーム被照射部の他方の側に戻って来る道筋である。熱起
電力電流が経由するボンディングパッド14または電極
は最少で一対であるが、3つ以上の場合もあり、必ずし
も対になっているとは限らない。この電流経路中、半導
体デバイスチップ4の内部の電流経路では、その経路の
平面的広がりはチップ内の配線を通っているので、比較
的小さい。一方、半導体デバイスチップ4の外部すなわ
ち導電性薄膜30での電流経路の平面的広がりは、導電
性薄膜30の内部で広がるため大きい。この双方の経路
中を流れる電流が誘起する磁場は、大まかな向きとして
は、お互い打ち消しあう向きに発生するが、双方の電流
経路の分布に大きな差があるため、完全に打ち消し合う
ことはない。The generated thermoelectromotive current induces a magnetic field.
This magnetic field is detected by the magnetic field detector 5. The path through which the thermoelectromotive current flows reaches a bonding pad 14 or an electrode from one side of the portion of the semiconductor device chip 4 to which the laser beam has been irradiated, and the conductive thin film 30 extends from the bonding pad 14 or the electrode. Through the other bonding pad 14 or the electrode, and finally return from the other bonding pad 14 to the other side of the laser beam irradiated portion. The number of bonding pads 14 or electrodes through which the thermoelectromotive current passes is at least a pair. However, there may be three or more bonding pads 14 or electrodes, and the number is not always a pair. Of the current paths, the current path inside the semiconductor device chip 4 is relatively small because the path spreads through the wiring in the chip. On the other hand, the planar spread of the current path outside the semiconductor device chip 4, that is, in the conductive thin film 30, is large because it spreads inside the conductive thin film 30. The magnetic fields induced by the currents flowing in both paths generally occur in directions that cancel each other out, but do not completely cancel each other because there is a large difference in the distribution of the two current paths.
【0090】このようにして発生した磁場を検出するた
めの、高感度な磁場計測法としては第1ないし第4の実
施の形態例で説明されたように、(1)SQUID(超
電導量子干渉素子)磁束計、(2)フラックスゲート磁
束計、(3)核磁気共鳴型磁束計、(4)半導体磁気セ
ンサー(ホール素子)、の4種類が知られている。ここ
では、コストと取り扱いの容易さから高温超電導SQU
IDを用いた場合のみを示したが、より高感度の観測が
必要な場合には低温超電導SQUIDを用いればよい。As described in the first to fourth embodiments, a high-sensitivity magnetic field measuring method for detecting the magnetic field generated in this manner is as described in (1) SQUID (superconducting quantum interference device). Four types are known: magnetometers, (2) fluxgate magnetometers, (3) nuclear magnetic resonance magnetometers, and (4) semiconductor magnetic sensors (Hall elements). Here, the high-temperature superconducting SQUI
Only the case where the ID is used is shown, but when observation with higher sensitivity is required, a low-temperature superconducting SQUID may be used.
【0091】なお、高温超電導SQUIDを用いた場合
におけるSQUIDの冷却の形態であるが、図9、図1
0におけるSQUIDの冷却の形態は、先に説明した図
3、図4の場合とそれぞれ同様の形態であるため、その
説明を省略する。The cooling mode of the SQUID when the high-temperature superconducting SQUID is used is shown in FIGS.
Since the cooling mode of the SQUID at 0 is the same as that of FIGS. 3 and 4 described above, the description thereof is omitted.
【0092】また、熱起電力電流によって誘起される磁
場の向きと大きさが電流経路の長さと向きにも依存する
ことは前述したとおりである。そして、欠陥の存在によ
り流れる電流の向きは予測できないから、全ての方向の
磁場を検出する必要がある。このためには、SQUID
の構成要素中実際に磁場を検出する役割をもつ磁場検出
コイルの向きは、3つの独立な向きに設定し、独立に磁
場を検出することが必要であることも前述したとおりで
ある。なお、走査磁場像の表示は必ずしも3つの独立な
像として表示する必要はなく、例えば、そのベクトル和
の絶対値を輝度として、ひとつの走査磁場像で表示すれ
ば通常は十分である。また、磁場の大きさは熱起電力電
流の流れる経路に近いほど強いから、SQUIDの磁場
検出コイルは 出来るだけ半導体デバイスチップ4に近
いほどよいのは前述の通りである。As described above, the direction and magnitude of the magnetic field induced by the thermoelectromotive current also depend on the length and direction of the current path. Since the direction of a current flowing due to the presence of a defect cannot be predicted, it is necessary to detect magnetic fields in all directions. For this, SQUID
As described above, it is necessary to set the directions of the magnetic field detecting coils having the function of actually detecting the magnetic field among the three components in three independent directions and to detect the magnetic field independently. The display of the scanning magnetic field image does not necessarily need to be displayed as three independent images. For example, it is usually sufficient to display the absolute value of the sum of the vectors as luminance as one scanning magnetic field image. Further, since the magnitude of the magnetic field is stronger as it is closer to the path where the thermoelectromotive current flows, it is as described above that the magnetic field detection coil of the SQUID is better as close to the semiconductor device chip 4 as possible.
【0093】また、この際、半導体デバイスチップ4の
外部の電流経路、すなわち導電性薄膜30の内部に流れ
る電流が誘起する磁場は、広く分布しているため、半導
体デバイスチップ4近傍で磁場を検出する限りは、半導
体デバイスチップ4の内部に流れる電流が誘起する磁場
を完全に打ち消すことはないのは前述の通りである。電
流経路の長さに関しては、一般的には電流経路が長いほ
ど発生する磁場が強くなる。通常、製造工程途中の露出
した電極間の距離に比較して完成したボンディングパッ
ド14間の距離の方が長い。したがって、通常は製造工
程途中の露出した電極上に密着させた導電性薄膜30を
通して流れる電流に比較して、ボンディングパッド14
の完成後にこれらボンディングパッド14に密着させた
導電性薄膜30を通して流れる電流の方が大きな磁場を
発生させることができる。At this time, since the current path outside the semiconductor device chip 4, that is, the magnetic field induced by the current flowing inside the conductive thin film 30, is widely distributed, the magnetic field is detected near the semiconductor device chip 4. As described above, the magnetic field induced by the current flowing inside the semiconductor device chip 4 is not completely canceled as described above. Regarding the length of the current path, generally, the longer the current path, the stronger the generated magnetic field. Usually, the distance between the completed bonding pads 14 is longer than the distance between the exposed electrodes during the manufacturing process. Therefore, the bonding pad 14 is usually compared with the current flowing through the conductive thin film 30 adhered to the exposed electrode during the manufacturing process.
After completion of the above, a current flowing through the conductive thin film 30 adhered to these bonding pads 14 can generate a larger magnetic field.
【0094】ふたたび、図8に戻り、動作の説明を続け
る。磁場検出器5で検出された磁場の強度に対応した信
号強度をもった信号が、制御・画像処理系6に入力され
る。制御・画像処理系6ではこの信号を輝度に変換し、
走査場所に対応した像として像表示装置7に表示する。
一度の走査で十分なS/N(信号対ノイズ比)が得られ
ない場合は、複数回の走査で得られた像を積算する。そ
れでも十分なS/Nが得られない場合は、レーザビーム
を変調し、ロックイン・アンプで信号を増幅すること
で、S/Nを大幅に改善できることは前述したとおりで
ある。Returning to FIG. 8, the description of the operation will be continued. A signal having a signal strength corresponding to the strength of the magnetic field detected by the magnetic field detector 5 is input to the control / image processing system 6. The control / image processing system 6 converts this signal into luminance,
The image is displayed on the image display device 7 as an image corresponding to the scanning location.
When a sufficient S / N (signal-to-noise ratio) cannot be obtained in one scan, the images obtained in a plurality of scans are integrated. If a sufficient S / N cannot be obtained, the S / N can be significantly improved by modulating the laser beam and amplifying the signal with a lock-in amplifier, as described above.
【0095】次に、半導体デバイスの形態により異なる
動作について、各形態ごとに順に説明する。 (4)製造前工程の途中のウェハ状態にある場合 この場合は、なんらかの電極が半導体デバイスチップ4
の表面に出ている状態で検査を実施する。ただ、配線の
全面が表面に出ている状態では閉回路の形成が出来ない
ので、ビア部の形成直後のように、適当な閉回路の形成
が可能な状態を選ぶ必要がある。まず、導電性薄膜30
を半導体デバイスチップ4の表面に露出している全電極
に十分密着させる。導電性薄膜としてはアルミ箔や銅箔
を用い、半導体デバイスチップ4の表面の凹凸に沿って
に密着させるように、ローラー等で均一に接触させる。
図8では、図を見易くするために、導電性薄膜30はボ
ンディングパッド14または表面に露出している電極部
にのみ接触しているように描いてあるが、実際は、必ず
しもそうする必要はなく、半導体デバイスチップ4の表
面全体に密着させればよい。まずは、ウェハ上のどのチ
ップが不良であるかを知ればいいから、最初は、出来る
だけビーム径を大きくし、広い範囲を走査する。場合に
よっては走査するのではなく、チップ全体を一度に照射
してもよい。その際に、チップと同じ大きさのスリット
を設け、正確にチップ単位の大きさあるいはボンディン
グパッド部を除く内側の大きさでレーザを照射すること
で、効率よく、チップ毎の欠陥の有無の判定が出来る。
チップが良品か不良品かの判定のみをすれば良い場合は
これで検査は終了する。不良のチップが見つかり、欠陥
の位置を正確に知りたい場合には、レーザビームを徐々
に絞り、それにともない走査範囲を徐々に狭くし、欠陥
位置を最後はサブミクロン領域にまで絞り込むことがで
きる。Next, the operation that differs depending on the form of the semiconductor device will be described in order for each form. (4) When the wafer is in the middle of the pre-manufacturing process In this case, some electrodes are
Inspection is carried out in the state where it is exposed on the surface of. However, since a closed circuit cannot be formed when the entire surface of the wiring is exposed on the surface, it is necessary to select a state in which an appropriate closed circuit can be formed, such as immediately after the via portion is formed. First, the conductive thin film 30
Is sufficiently adhered to all the electrodes exposed on the surface of the semiconductor device chip 4. An aluminum foil or a copper foil is used as the conductive thin film, and is uniformly contacted with a roller or the like so that the conductive thin film is closely adhered along irregularities on the surface of the semiconductor device chip 4.
In FIG. 8, the conductive thin film 30 is drawn so as to be in contact with only the bonding pad 14 or the electrode portion exposed on the surface for the sake of simplicity, but it is not always necessary to do so. What is necessary is just to make it adhere to the whole surface of the semiconductor device chip 4. First, it is only necessary to know which chip on the wafer is defective. First, the beam diameter is increased as much as possible and a wide range is scanned. In some cases, instead of scanning, the entire chip may be irradiated at once. At that time, slits of the same size as the chip are provided, and the laser is irradiated accurately with the size of the chip or the inside size excluding the bonding pad part, so that the presence / absence of defects for each chip can be determined efficiently. Can be done.
If it is only necessary to determine whether the chip is non-defective or defective, the inspection is completed. If a defective chip is found and it is desired to know the position of the defect accurately, the laser beam can be gradually narrowed, and the scanning range can be gradually narrowed accordingly.
【0096】(5−a)前工程は終了しているが、良・
不良が未検査のチップまたはウェハである場合 この場合も、基本的には(4)の場合と同じである。ま
ず、導電性薄膜30をボンディングパッド14の表面に
十分密着させる。以下の動作は(4)とまったく同じで
ある。(5-a) Although the previous step has been completed,
When the defect is an uninspected chip or wafer This case is also basically the same as the case (4). First, the conductive thin film 30 is sufficiently adhered to the surface of the bonding pad 14. The following operation is exactly the same as (4).
【0097】(5−b)前工程は終了しているが、検査
の結果不良と確定したチップまたはウェハである場合 この場合に検査が要求されるのは、欠陥の場所を絞り込
み、欠陥の原因究明をしたい場合である。したがって、
導電性薄膜30をボンディングパッド14の表面に十分
密着させた後、(4)で述べた動作の後半部のみ、すな
わちレーザビームを徐々に絞り、それにともない走査範
囲を徐々に狭くし、欠陥位置を最後はサブミクロン領域
にまで絞り込むことを実施すればよい。(5-b) When the previous step has been completed, but the chip or wafer is determined to be defective as a result of the inspection. In this case, the inspection is required because the location of the defect is narrowed down and the cause of the defect is determined. This is when you want to find out. Therefore,
After the conductive thin film 30 is sufficiently adhered to the surface of the bonding pad 14, only the latter half of the operation described in (4), that is, the laser beam is gradually squeezed, and the scanning range is gradually narrowed accordingly, and the defect position is reduced. Finally, it is sufficient to narrow down to the submicron region.
【0098】(6)後工程が終了しパッケージングされ
たチップまたはベアチップの状態で実装されたチップで
ある場合 この場合は、通常良品か不良品かの判断は電気的測定に
よって完了している。ただし、テスタビリティーの問題
から100%その判定が正しいわけではないので、良否
は確定していないものとして扱った方が、正確な判断が
できる。したがって、基本的には(5−a)の場合と同
じである。すなわち、通常の故障解析で用いる方法と同
じく、半導体デバイスチップ4の表面および裏面を露出
させた後、(5−a)の動作を行えばよい。ただし、閉
回路を作るためには、必ずしもボンディングパッド14
に導電性薄膜30を密着させる必要はなく、半導体デバ
イスチップ4の全ての外部リード端子を同電位になるよ
うに導電性薄膜30または任意の導電体によって電気的
接続を施すことで閉回路を形成してもよい。その際に
は、ボンディングパッド14に導電性薄膜30を密着さ
せないので、半導体デバイスチップ4の表面側は露出さ
せる必要はなく、レーザビームを照射するために半導体
デバイスチップ4の裏面側のみを露出させればよい。特
にプリップチップ実装のように裏面側が元々露出されて
いる場合はこの方法は容易に実行できる。また、上述し
た半導体デバイスチップ4の全ての外部リード端子を同
電位になるように導電性薄膜30または任意の導電体に
よって電気的接続を施すことで閉回路を形成する構成
は、ちょうど前述した第6の実施の形態例に相当してい
る。(6) In the case where the post-process is completed and the chip is a packaged chip or a chip mounted in a bare chip state. In this case, the determination as to whether it is a good product or a defective product is usually completed by electrical measurement. However, since the determination is not 100% correct due to the problem of testability, it is possible to make an accurate determination by treating the quality as uncertain. Therefore, it is basically the same as the case of (5-a). That is, the operation (5-a) may be performed after exposing the front and back surfaces of the semiconductor device chip 4 in the same manner as the method used in the normal failure analysis. However, in order to form a closed circuit, the bonding pad 14 is not necessarily required.
The conductive thin film 30 does not need to be in close contact with the semiconductor device chip 4, and all the external lead terminals of the semiconductor device chip 4 are electrically connected by the conductive thin film 30 or an arbitrary conductor so as to have the same potential, thereby forming a closed circuit. May be. At this time, since the conductive thin film 30 is not brought into close contact with the bonding pad 14, the front side of the semiconductor device chip 4 does not need to be exposed, and only the back side of the semiconductor device chip 4 is exposed for laser beam irradiation. Just do it. In particular, this method can be easily performed when the back surface side is originally exposed as in the case of flip-chip mounting. Further, the above-described configuration of forming a closed circuit by electrically connecting all the external lead terminals of the semiconductor device chip 4 with the conductive thin film 30 or an arbitrary conductor so as to have the same potential is the same as that of the above-described first embodiment. This corresponds to the sixth embodiment.
【0099】以上詳述したように、第8ないし第10の
実施の形態例によれば、閉回路を比較的長い時間減衰せ
ずに流れる電流により誘起される磁場の検出は、比較的
応答速度の遅い磁場検出器を用いても可能であるため、
非破壊検査装置を比較的低コストで実現することができ
る。また、導電性薄膜30を半導体デバイスチップまた
はウェハの表面の全面に密着させることは、時間もコス
トも最小限で済むという利点もある。また、レーザビー
ム3は半導体デバイスチップまたはウェハの裏側から照
射すればよいので、導電性薄膜30は、レーザビーム3
が透過するものである必要はなく非磁性であればよい。
このため、導電性薄膜30としては例えばアルミ箔や銅
箔といった低コストなものを採用することができる利点
がある。As described in detail above, according to the eighth to tenth embodiments, the detection of the magnetic field induced by the current flowing through the closed circuit without attenuating for a relatively long period of time has a relatively high response speed. Is possible even with a slow magnetic field detector,
A non-destructive inspection device can be realized at relatively low cost. Also, bringing the conductive thin film 30 into close contact with the entire surface of the semiconductor device chip or wafer has the advantage that time and cost can be minimized. Further, since the laser beam 3 may be irradiated from the back side of the semiconductor device chip or wafer, the conductive thin film 30
Does not need to be transparent and may be non-magnetic.
Therefore, there is an advantage that a low-cost conductive thin film 30 such as an aluminum foil or a copper foil can be employed.
【0100】次に、本発明の第11の実施の形態例につ
いて図面を参照して詳細に説明する。図11は本発明の
第11の実施の形態例を示す構成図である。図中、図8
ないし図10と同一の要素には同一の符号が付されてお
り、それらに関する説明はここでは省略する。第11の
実施の形態例が第8ないし第10の実施の形態例と異な
る点は、レーザビーム3を半導体デバイスチップ14の
表面側から照射し、磁場検出器5を半導体デバイスチッ
プ14の裏面側に配置した点と、半導体デバイスチップ
14の表面に密着させる導電性薄膜30としてレーザビ
ーム3を透過する透明な膜を使用する点である。Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 11 is a configuration diagram showing an eleventh embodiment of the present invention. In the figure, FIG.
The same elements as those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted here. The eleventh embodiment is different from the eighth to tenth embodiments in that the laser beam 3 is irradiated from the front side of the semiconductor device chip 14 and the magnetic field detector 5 is irradiated on the back side of the semiconductor device chip 14. And a point that a transparent film that transmits the laser beam 3 is used as the conductive thin film 30 to be in close contact with the surface of the semiconductor device chip 14.
【0101】まず、構成について説明する。レーザ発生
器1からレーザが入力される光学系2は、半導体デバイ
スチップ4の表面側からレーザビーム3を照射するよう
に構成されている。磁場検出器5は、半導体デバイスチ
ップ4の裏面側に配置されている。そして、半導体デバ
イスチップ4の表面側には、表面側から照射されるレー
ザビーム3が減衰しないように、使用するレーザの波長
において十分透明度の高い導電性薄膜30(図中では導
電性透明薄膜と記す)が密着されるようになっている。First, the configuration will be described. An optical system 2 to which a laser is input from a laser generator 1 is configured to irradiate a laser beam 3 from the front side of a semiconductor device chip 4. The magnetic field detector 5 is arranged on the back side of the semiconductor device chip 4. A conductive thin film 30 having sufficiently high transparency at the wavelength of the laser to be used is provided on the front side of the semiconductor device chip 4 so that the laser beam 3 irradiated from the front side is not attenuated. To be described below).
【0102】次に、動作について説明する。まず、導電
性薄膜30を半導体デバイスチップ4の表面の全面に密
着させ、ボンディングパッド14または表面に露出した
電極と接続させる。次に、検査の動作に入る。図11
で、レーザビーム3の照射により半導体デバイスチップ
4のレーザ被照射部に発生した熱起電力電流は、半導体
デバイスチップ4内の配線部を流れ、例えばボンディン
グパッドまたは電極14−1を経由して、導電性薄膜3
0内を流れ、ボンディングパッドまたは電極14−7を
経由して、再び、半導体デバイスチップ4内の配線を流
れ、元のレーザ被照射部に戻る。そして、この熱起電力
電流がジュール熱でエネルギーを消失するまでこの経路
で流れ続ける。この第11の実施の形態例の場合も、第
8ないし第10の実施の形態例の場合と同様に、磁場検
出器としては、現時点ではSQUIDを用い、効率よく
磁場を検出するためには、磁場検出面は3つの直角な方
向に配置する必要がある。SQUIDの冷却の形態は前
述した形態に準ずるので、ここでは触れない。この第1
1の実施の形態例によれば、前述した第8ないし第10
の実施の形態例と同様の作用効果を奏することはもちろ
んである。Next, the operation will be described. First, the conductive thin film 30 is brought into close contact with the entire surface of the semiconductor device chip 4 and connected to the bonding pad 14 or an electrode exposed on the surface. Next, the inspection operation is started. FIG.
Then, the thermoelectromotive current generated in the laser-irradiated portion of the semiconductor device chip 4 by the irradiation of the laser beam 3 flows through the wiring portion in the semiconductor device chip 4 and, for example, passes through a bonding pad or an electrode 14-1. Conductive thin film 3
0, and again flows through the wiring in the semiconductor device chip 4 via the bonding pad or the electrode 14-7, and returns to the original laser irradiated portion. Then, the thermoelectromotive current continues to flow on this path until the energy is lost by Joule heat. In the case of the eleventh embodiment as well, as in the case of the eighth to tenth embodiments, the SQUID is currently used as the magnetic field detector, and in order to detect the magnetic field efficiently, The magnetic field detection surfaces need to be arranged in three perpendicular directions. Since the cooling mode of the SQUID conforms to the above-described mode, it will not be described here. This first
According to the first embodiment, the eighth to tenth embodiments described above.
It is needless to say that the same operation and effect as the embodiment can be obtained.
【0103】第11の実施の形態例で注意すべき点は、
発生する熱起電力電流の経路と磁場検出器5の間の距離
である。磁場検出器5によって半導体デバイスチップ4
の裏面側から磁場を検出するため、発生する熱起電力電
流の経路と磁場検出器5の間は、少なくとも半導体デバ
イスチップ4の厚み分以上の距離となる。したがって、
磁場検出器5によって半導体デバイスチップ4の裏面側
から磁場をより確実に検出するためには、検査に先立ち
できるだけ半導体デバイスチップ4の裏面側を研削し半
導体デバイスチップ4の厚みを薄くして磁場検出器5と
熱起電力電流の経路との間の距離を短くすることが望ま
しい。Points to be noted in the eleventh embodiment are as follows.
The distance between the path of the generated thermoelectromotive current and the magnetic field detector 5. Semiconductor device chip 4 by magnetic field detector 5
Since the magnetic field is detected from the rear surface side of the semiconductor device chip, the distance between the path of the generated thermoelectromotive current and the magnetic field detector 5 is at least the thickness of the semiconductor device chip 4 or more. Therefore,
In order to more reliably detect the magnetic field from the back side of the semiconductor device chip 4 with the magnetic field detector 5, the back side of the semiconductor device chip 4 is ground as much as possible before the inspection, and the thickness of the semiconductor device chip 4 is reduced to detect the magnetic field. It is desirable to reduce the distance between the vessel 5 and the path of the thermoelectric current.
【0104】以上説明したように、第8ないし第11の
実施の形態例では、第1に、半導体デバイス製造前工程
の途中の段階での電気的非破壊検査において、低コスト
な検査が可能となり、製品の歩留まりおよび信頼性に関
する適切な処置が容易となる。その理由は、検査に先立
ってボンディングパッドの形成が不要であり、熱起電力
電流が閉回路を流れるので、比較的低速な磁場検出器を
用いることができるためである。また、第2に、前工程
終了後の形態においては、より効率的で低コストな検査
が可能となる。その理由は、熱起電力を発生する欠陥の
検出が電気的接続の組み合わせを考慮することなく、ま
た、電流経路集束ボードとプローバなどの特別な治工具
を用いることなく可能となるためである。As described above, in the eighth to eleventh embodiments, first, low-cost electrical nondestructive inspection becomes possible in the middle of a pre-process for manufacturing a semiconductor device. Therefore, appropriate measures regarding product yield and reliability are facilitated. The reason is that it is not necessary to form a bonding pad prior to the inspection, and a thermoelectric current flows through a closed circuit, so that a relatively low-speed magnetic field detector can be used. Secondly, in a mode after the end of the previous process, more efficient and low-cost inspection can be performed. The reason is that the detection of a defect that generates a thermoelectromotive force can be performed without considering a combination of electrical connections and without using a special tool such as a current path focusing board and a prober.
【0105】なお、上述した第1ないし第11の実施の
形態例では、レーザ発生器1から発し光学系2で細く絞
ったレーザビーム3を、半導体デバイスチップ4の表面
4f上に、走査しながら照射した時に発生する磁場を、
磁場検出器5で検出し、レーザビームの走査は光学系2
の内部でレーザビームを偏向させることにより行ってい
る。しかしながら、上述のようにレーザビーム3を走査
することで半導体デバイスチップ上のレーザビーム3の
照射位置を変化させる場合には次の問題がある。すなわ
ち、半導体デバイスチップ上におけるレーザビーム3の
照射位置の変化する領域(以下走査領域という)が広い
と、磁場が発生する領域が広範囲となるため、磁場の発
生する箇所も広範囲となり、磁場の発生する箇所が磁場
検出器5から離れると弱い磁場しか検出できなくなるお
それがある。これは、磁場検出器5の位置が半導体デバ
イスチップに対して相対的に固定されているためであ
る。In the first to eleventh embodiments, the laser beam 3 emitted from the laser generator 1 and narrowed down by the optical system 2 is scanned on the surface 4f of the semiconductor device chip 4 while scanning. The magnetic field generated when irradiated
The laser beam is detected by the magnetic field detector 5 and scanned by the optical system 2.
This is done by deflecting the laser beam inside. However, when the irradiation position of the laser beam 3 on the semiconductor device chip is changed by scanning the laser beam 3 as described above, there is the following problem. That is, if the area where the irradiation position of the laser beam 3 changes on the semiconductor device chip (hereinafter referred to as a scanning area) is wide, the area where the magnetic field is generated is wide, so the location where the magnetic field is generated is also wide and the magnetic field is generated. When the place where the magnetic field detector 5 moves away from the magnetic field detector 5, there is a possibility that only a weak magnetic field can be detected. This is because the position of the magnetic field detector 5 is fixed relatively to the semiconductor device chip.
【0106】上述の問題を解消するためには、例えば次
のような構成とすればよい。すなわち、レーザビーム生
成手段を構成するレーザ発生器1と光学系2から照射さ
れるレーザビームの照射点と、磁場検出手段を構成する
磁場検出器5により磁気が検出される検出点との相対的
な位置関係が固定されるように、レーザ発生器1、光学
系2、磁場検出器5を構成する。そして、上記照射点と
検出点の相対的な位置が固定された状態で、半導体デバ
イスチップを照射点と検出点に対して移動させることで
レーザビームの半導体デバイスチップ上の照射位置を変
化させるように構成する。このように構成することで、
半導体デバイスチップ上におけるレーザビーム3の走査
領域が広い場合であっても、磁場の発生する箇所が磁場
検出器5に対して常に同一の位置となり、レーザビーム
の半導体デバイスチップ上の照射位置が変化しても磁場
検出器5が弱い磁場しか検出できなくなることがなくな
る。この際、レーザビーム生成手段(レーザ発生器と光
学系)から照射されるレーザビームの照射点と、磁場検
出手段(磁場検出器)により磁気が検出される検出点と
の相対的な位置関係は、磁場検出器により検出点で検出
される磁気が最も大きな値となるように設定するのが望
ましいことはもちろんである。To solve the above-mentioned problem, for example, the following configuration may be adopted. That is, the relative position between the irradiation point of the laser beam emitted from the laser generator 1 and the optical system 2 constituting the laser beam generating means and the detection point at which magnetism is detected by the magnetic field detector 5 constituting the magnetic field detecting means. The laser generator 1, the optical system 2, and the magnetic field detector 5 are configured so that a proper positional relationship is fixed. Then, while the relative position between the irradiation point and the detection point is fixed, the irradiation position of the laser beam on the semiconductor device chip is changed by moving the semiconductor device chip with respect to the irradiation point and the detection point. To be configured. With this configuration,
Even when the scanning area of the laser beam 3 on the semiconductor device chip is wide, the position where the magnetic field is generated is always the same position with respect to the magnetic field detector 5, and the irradiation position of the laser beam on the semiconductor device chip changes. Even if it does, the magnetic field detector 5 will not be able to detect only a weak magnetic field. At this time, the relative positional relationship between the irradiation point of the laser beam emitted from the laser beam generation means (laser generator and optical system) and the detection point at which magnetism is detected by the magnetic field detection means (magnetic field detector) is as follows. Of course, it is desirable to set the magnetism detected at the detection point by the magnetic field detector to be the largest value.
【0107】次に、製造工程途中の半導体デバイスチッ
プを検査する場合の問題について検討する。図12は、
製造工程途中のウェハ状態にある半導体デバイスチップ
の構成例を示す断面図である。図12において、第1層
目配線まで形成されたウェハに配列された半導体デバイ
スチップ4は、シリコン基板部(Si基板部)31と、
シリコン基板部31の上側に形成された絶縁層32と、
絶縁層32の上側に形成され互いに絶縁層32で絶縁さ
れる隣接する第1層目配線34、34と、絶縁層32の
厚み方向に貫通してシリコン基板31と第1層目配線3
4、34を接続するコンタクト部33とを備えている。
そして、第1層目配線34の部分には、隣り合う第1層
目配線34間にショート欠陥42が存在し、また、レー
ザビームの照射で熱起電力が発生する熱起電力発生欠陥
41が存在している。Next, a problem in the case of inspecting a semiconductor device chip during a manufacturing process will be discussed. FIG.
It is sectional drawing which shows the example of a structure of the semiconductor device chip in the wafer state in the middle of a manufacturing process. In FIG. 12, the semiconductor device chips 4 arranged on the wafer on which the first-level wiring is formed include a silicon substrate (Si substrate) 31 and
An insulating layer 32 formed on the upper side of the silicon substrate 31;
Adjacent first-layer wirings 34, 34 formed on the insulating layer 32 and insulated from each other by the insulating layer 32, and the silicon substrate 31 and the first-layer wiring 3 penetrating in the thickness direction of the insulating layer 32.
4 and 34 are provided.
In the portion of the first-layer wiring 34, a short-circuit defect 42 exists between adjacent first-layer wirings 34, and a thermo-electromotive force generation defect 41 that generates a thermo-electromotive force by laser beam irradiation. Existing.
【0108】この種の欠陥はともに、集積回路の機能に
致命的な影響を及ぼすため、製造工程のできるだけ早い
段階で検出し、対策を施す必要がある。なお、ショート
欠陥42は、エッチング残りやマスク欠陥等により形成
される欠陥である。一方、熱起電力発生欠陥41は、シ
リコンの析出、配線の欠け、異物の存在等により形成さ
れる欠陥である。これら2種類の欠陥が、同一配線部に
存在する確率は通常は低い。しかし、開発の初期の段階
や、製造ライン変更後の初期の段階においては、その確
率は極めて高くなり、これらの欠陥の存在を製造工程の
早い段階で検出することは、開発やライン立ち上げを迅
速に行う上で極めて有効である。Since both of these types of defects have a fatal effect on the function of the integrated circuit, it is necessary to detect and take countermeasures as early as possible in the manufacturing process. Note that the short-circuit defect 42 is a defect formed by an etching residue, a mask defect or the like. On the other hand, the thermoelectromotive force generation defect 41 is a defect formed by deposition of silicon, chipping of wiring, presence of foreign matter, and the like. The probability that these two types of defects exist in the same wiring portion is usually low. However, the probability is extremely high in the early stages of development and after the change of the production line. It is extremely effective in performing it quickly.
【0109】次に、図12に示したような欠陥が存在す
る構造ができあがった後、製造工程の各段階において、
前述した第1の実施の形態の非破壊検査装置で検査を行
う場合について説明する。図13は図12と同じ段階で
検査を行った状態を示している。図14は図12の段階
の後の段階で検査を行った状態を示している。この図1
4の製造工程の段階では、第1層目配線34の上部に絶
縁層32が形成されその絶縁層32を貫通して第1層目
配線34に接続されるビア35が形成されている。図1
5は図14の段階の後の段階で検査を行った状態を示し
ている。この図15の製造工程の段階では、第1層目配
線34の上部に形成された絶縁層32を貫通するビア3
5の箇所に第2層目配線37が形成されている。図13
乃至図15に示されているように、熱起電力発生欠陥4
1にレーザビーム3が照射されると、熱起電力発生欠陥
41から熱起電力が発生し、その結果、矢印で示す電流
経路61にそって過渡的な電流が流れて磁場が発生す
る。そして、この磁場を半導体デバイスチップ4の表面
に配置された磁場検出器(図示せず)で検出することで
欠陥位置を同定することは前述した通りである。Next, after a structure having a defect as shown in FIG. 12 is completed, at each stage of the manufacturing process,
A case where the inspection is performed by the nondestructive inspection apparatus of the first embodiment will be described. FIG. 13 shows a state where the inspection is performed at the same stage as FIG. FIG. 14 shows a state where the inspection is performed at a stage after the stage of FIG. This figure 1
At the stage of the manufacturing process 4, the insulating layer 32 is formed on the first-layer wiring 34, and the via 35 that penetrates the insulating layer 32 and is connected to the first-layer wiring 34 is formed. FIG.
5 shows a state where the inspection is performed in a stage after the stage of FIG. At the stage of the manufacturing process shown in FIG. 15, the via 3 penetrating through the insulating layer 32 formed on the first layer wiring 34
The second-layer wiring 37 is formed at the fifth position. FIG.
As shown in FIG. 15 to FIG.
When the laser beam 3 is applied to the laser beam 1, a thermoelectromotive force is generated from the thermoelectromotive force generation defect 41. As a result, a transient current flows along a current path 61 indicated by an arrow, and a magnetic field is generated. The defect position is identified by detecting this magnetic field with a magnetic field detector (not shown) arranged on the surface of the semiconductor device chip 4 as described above.
【0110】上述したように、単に製造工程途中の半導
体デバイスチップの配線層に対してレーザビームを照射
して欠陥箇所で発生する磁場を検出して欠陥の有無や欠
陥の位置を特定する場合には以下のような問題がある。
すなわち、膨大なコストと多大な工数がかかることであ
る。その第1の理由は、図13、図14、図15のどの
工程での検査においても、熱起電力電流は開回路でしか
流れないため、熱起電力電流が流れる時間が比較的短
く、応答速度の速い磁場検出器、すなわち高額の磁場検
出器が必要なことである。また、第2の理由は、検査対
象となる配線層(例えば上記第1層目配線)の欠陥を検
出する検査を、上記配線層が形成された製造工程の段階
以降の段階で非選択的に行うと効率が悪く多大な工数が
かかることである。As described above, in the case where the presence or absence of a defect and the position of the defect are specified simply by irradiating a laser beam to the wiring layer of the semiconductor device chip in the course of the manufacturing process and detecting the magnetic field generated at the defective portion. Has the following problems.
That is, a huge cost and a large number of man-hours are required. The first reason is that in any of the inspections shown in FIGS. 13, 14, and 15, the thermoelectromotive force current flows only in an open circuit, so that the time during which the thermoelectromotive current flows is relatively short and the response time is short. What is needed is a fast magnetic field detector, ie, an expensive magnetic field detector. The second reason is that an inspection for detecting a defect in a wiring layer to be inspected (for example, the first layer wiring) is non-selectively performed at a stage after a manufacturing process in which the wiring layer is formed. Doing so is inefficient and requires a lot of man-hours.
【0111】次に、このような問題を解消することがで
きる第12の実施の形態について説明する。まず、この
第12の実施の形態の理解を容易にするため概略の説明
を行う。すなわち、この第12の実施の形態では、検査
の対象となる半導体デバイスチップ(ウェハに配列され
た状態)の製造工程中に、検査の対象となる検査対象配
線の上の層の配線用の導電性膜(以下配線用導電膜とい
う)が上記検査対象配線の表面側の全面に付着された状
態で検査を行う。このように上記検査対象配線の表面側
の全面に配線用導電膜が付着された状態では、検査対象
配線の一部に形成された熱起電力発生欠陥と検査対象配
線間のショート欠陥とを含む閉回路が形成される。これ
により、熱起電力発生欠陥をレーザビームで加熱するこ
とにより発生した熱起電力電流が、その熱起電力が発生
した配線と、ショート欠陥と、このショート欠陥で互い
に接続される隣接する配線と、検査対象配線の表面側の
全面に付着している配線用導電膜とを含む閉回路に流れ
ることが可能となる。上記熱起電力電流は、閉回路を流
れるため、比較的長い時間減衰せずに流れる。したがっ
て、その熱起電力電流により誘起される磁場の検出は、
比較的応答速度の遅い磁場検出器を用いても可能である
ため、磁場検出器が比較的低コストで済む。また、検査
対象配線の欠陥の検出を一工程で確実に実施することが
できるため、非選択的な製造工程の段階で欠陥の検出を
行う場合と比較して圧倒的に効率が向上する。Next, a twelfth embodiment capable of solving such a problem will be described. First, a brief description will be given to facilitate understanding of the twelfth embodiment. That is, in the twelfth embodiment, during the manufacturing process of a semiconductor device chip to be inspected (arranged on a wafer), a conductive layer for wiring on a layer above the inspection target wiring to be inspected is formed. The inspection is performed in a state where the conductive film (hereinafter referred to as a wiring conductive film) is attached to the entire surface on the front surface side of the wiring to be inspected. As described above, in a state where the conductive film for wiring is attached to the entire surface on the front surface side of the inspection target wiring, a thermal electromotive force generation defect formed in a part of the inspection target wiring and a short-circuit defect between the inspection target wirings are included. A closed circuit is formed. Thereby, the thermoelectromotive force current generated by heating the thermoelectromotive force generation defect with the laser beam causes the wiring in which the thermoelectromotive force is generated, the short-circuit defect, and the adjacent wiring connected to each other by the short-circuit defect. It is possible to flow into a closed circuit including the wiring conductive film attached to the entire surface of the inspection target wiring. Since the thermoelectromotive current flows through the closed circuit, it flows without attenuating for a relatively long time. Therefore, the detection of the magnetic field induced by the thermoelectromotive current is
Since it is possible to use a magnetic field detector having a relatively slow response speed, the magnetic field detector can be manufactured at a relatively low cost. Further, since the detection of the defect of the inspection target wiring can be reliably performed in one process, the efficiency is remarkably improved as compared with the case where the defect is detected at the stage of the non-selective manufacturing process.
【0112】次に、この第12の実施の形態を有効たら
しめている、重要なポイントである、発生する磁場の空
間分布に関して説明する。熱起電力発生欠陥へレーザビ
ームを照射し加熱することにより発生した熱起電力電流
の経路は、レーザ照射部を含み、その両側からビアへと
延びる配線およびショート欠陥と、そのビアの上部の全
面に付着した導電性膜とにより構成される。配線の部分
を流れる電流経路は、比較的幅が狭く、それによる磁場
も、配線に沿って局在している。一方、半導体デバイス
チップの検査対象配線の表面側の全面に形成された配線
用導電膜を流れる電流経路は、比較的広い範囲に分布す
るため、その電流により誘起される磁場も広い範囲に広
がる。配線部分の電流経路で発生した磁場と、配線用導
電膜の電流経路で発生した磁場とは、閉回路ループの外
部では、向きとしてはおおよそ互いに打ち消す向きでは
あるが、上述のように磁場の分布領域が異なるため、そ
れほど打ち消し合うことはない。このように、配線用導
電膜で閉回路が形成された状態で検査することで、熱起
電力電流の減衰時間を長くすることと、閉回路を流れる
電流が作る磁場が互いにそれほどは打ち消し合わないこ
との双方が両立することが本発明を有効にしているポイ
ントである。Next, the spatial distribution of the generated magnetic field, which is an important point that makes the twelfth embodiment effective, will be described. The path of the thermoelectromotive current generated by irradiating the laser beam to the thermoelectromotive force generating defect includes the laser irradiation part, the wiring extending from both sides to the via and the short defect, and the entire upper surface of the via And a conductive film attached to the substrate. The current path flowing through the portion of the wiring is relatively narrow, and the magnetic field due thereto is also localized along the wiring. On the other hand, since the current path flowing through the wiring conductive film formed on the entire surface of the inspection target wiring of the semiconductor device chip is distributed over a relatively wide range, the magnetic field induced by the current also spreads over a wide range. The magnetic field generated in the current path of the wiring portion and the magnetic field generated in the current path of the wiring conductive film have directions that cancel each other out of the closed circuit loop as described above. Because the areas are different, they do not cancel out much. As described above, by inspecting in a state where a closed circuit is formed by the conductive film for wiring, the decay time of the thermoelectromotive force current is increased, and the magnetic field generated by the current flowing through the closed circuit does not cancel each other out so much. It is a point that the present invention is effective that both of these are compatible.
【0113】次に、第12の実施の形態について図面を
参照して説明する。図16は第12の実施の形態の一例
を示す説明図であり、図16(A)は縦断面からみた状
態を示す説明図であり、図16(B)は平面からみた説
明図である。図17は第12の実施の形態の他の例を示
す縦断面からみた状態を示す説明図である。図16
(A)に示されているように、熱起電力発生欠陥41が
第1層目配線34(特許請求の範囲の検査対象配線)に
形成され、さらに、その隣の第1層目配線34との間に
ショート欠陥42が形成されている。第1層目配線34
の上層には、絶縁層32と該絶縁層32を厚み方向に貫
通したビア35a、35bが形成されている。そして、
絶縁層32の上層には、第2層目配線用導電膜36(特
許請求の範囲の配線用導電膜に相当)が半導体デバイス
チップ4(ウェハの状態にある)の表面側の全面に形成
され、ビア35a、35bによって第1層目配線34と
第2層目配線用導電膜36とが接続されている。この状
態で検査を行う。なお、配線用導電膜は、該配線用導電
膜にパターンが形成された後、このパターン以外の部分
が取り除かれて配線とされるものであり、材料としては
金属、シリサイド、多結晶シリコン等などの少なくとも
1つを含むものである。Next, a twelfth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example of the twelfth embodiment. FIG. 16 (A) is an explanatory diagram showing a state viewed from a longitudinal section, and FIG. 16 (B) is an explanatory diagram showing a plan view. FIG. 17 is an explanatory diagram showing a state of another example of the twelfth embodiment viewed from a longitudinal section. FIG.
As shown in (A), a thermoelectromotive force generation defect 41 is formed in the first-layer wiring 34 (the wiring to be inspected in the claims), and further, the first-layer wiring 34 adjacent to the first-layer wiring 34 is formed. A short defect 42 is formed therebetween. First layer wiring 34
In the upper layer, an insulating layer 32 and vias 35a and 35b penetrating the insulating layer 32 in the thickness direction are formed. And
On the upper layer of the insulating layer 32, a second-layer conductive film 36 for wiring (corresponding to a wiring conductive film in the claims) is formed on the entire front surface side of the semiconductor device chip 4 (in a wafer state). The first layer wiring 34 and the second layer wiring conductive film 36 are connected by the vias 35a and 35b. Inspection is performed in this state. Note that the wiring conductive film is formed by forming a pattern on the wiring conductive film and then removing a portion other than the pattern to form a wiring. Examples of the material include metal, silicide, and polycrystalline silicon. At least one of the following.
【0114】図16(A)には、熱起電力発生欠陥41
が存在し、そこにレーザビーム3を照射した瞬間を断面
から見た様子が、図16(B)には、それを平面的に見
た様子が共に説明に必要な最低限の要素だけで描いてあ
る。図16(A)でレーザビーム3が熱起電力発生欠陥
41に照射されると、熱起電力が発生し、図16(A)
および図16(B)において矢印で示す電流経路61
1、612等で示す向きで熱起電力電流が流れる。熱起
電力電流の経路は、第1層目配線側を流れる経路611
と、第2層配線用導電膜側を流れる経路612に分けて
示した。図16(B)で示されるように、電流経路61
1に流れる電流は、パターン形成された配線(第1層目
配線34)に流れるため狭い領域を流れているのに対
し、電流経路612に流れる電流は、第2層配線用導電
膜36の全体に広がるように流れるため、広い領域を流
れる。電流経路611に流れる電流と電流経路612に
流れる電流が発生する磁場は、定性的には、「電流経路
611−ビア35b−電流経路612−ビア35a」で
形成される閉回路のループの外部では、互いに打ち消し
あう向きではある。しかし、上述のように電流経路61
1、612の電流経路の分布が大きく異なるため、発生
した磁場は、閉回路ループの外側でも、あまり打ち消し
合うことはなく、図1に示した構成を用いることで、半
導体デバイスチップ4の表面側(ウェハの表面側)に配
置した磁場検出器により検出することができる。また、
この時の磁場は、閉回路による電流で発生するため、比
較的長い時間発生している。従って、比較的応答速度の
遅いすなわち比較的低コストの磁場検出器で検出可能で
ある。なお、図16ではウェハの表面側を上に、図1で
はウェハの裏面側を上に、描いてあるので、見比べる際
に注意されたい。FIG. 16A shows a thermal electromotive force generation defect 41.
16B shows the moment when the laser beam 3 is irradiated from the cross section, and FIG. 16B shows the moment when the laser beam 3 is irradiated in a plan view, with only the minimum elements necessary for explanation. It is. When the laser beam 3 irradiates the thermoelectromotive force generation defect 41 in FIG. 16A, a thermoelectromotive force is generated, and FIG.
And a current path 61 indicated by an arrow in FIG.
The thermoelectromotive current flows in the directions indicated by 1, 612 and the like. The path of the thermoelectromotive current is a path 611 flowing on the first layer wiring side.
And a path 612 flowing on the side of the conductive film for the second-layer wiring. As shown in FIG. 16B, the current path 61
1 flows through the narrow wiring because the current flows through the patterned wiring (first-layer wiring 34), whereas the current flowing through the current path 612 is the entirety of the second-layer wiring conductive film 36. It flows over a wide area because it flows to spread. The magnetic field generated by the current flowing through the current path 611 and the current flowing through the current path 612 is qualitatively outside the closed loop formed by “current path 611-via 35b-current path 612-via 35a”. , They tend to negate each other. However, as described above, the current path 61
1 and 612, the generated magnetic field does not cancel out even outside the closed circuit loop. By using the configuration shown in FIG. It can be detected by a magnetic field detector arranged on the (front side of the wafer). Also,
The magnetic field at this time is generated by a current generated by a closed circuit, and thus has been generated for a relatively long time. Therefore, it can be detected by a magnetic field detector having a relatively slow response speed, that is, a relatively low cost. In FIG. 16, the front side of the wafer is drawn upward, and in FIG. 1, the back side of the wafer is drawn upward.
【0115】さて、先に説明した図13ないし図15の
製造工程の段階で検査を行った場合は、熱起電力電流
は、閉回路として流れる経路がないため、細い矢印で示
した電流経路61を、寄生容量と配線および欠陥部の抵
抗で決まる過渡的な電流として流れるだけであり、この
ような電流は極めて短時間しか流れない。したがって、
このような電流が作る短時間しか発生しない磁場を検出
するには極めて応答速度の速い、すなわち高価な磁場検
出器が必要となる。一方、第12の実施の形態では、発
生する磁場は比較的長い時間発生しているため、比較的
応答速度の遅いすなわち低コストの磁場検出器で検出可
能である。When the inspection is performed at the stage of the manufacturing process shown in FIGS. 13 to 15 described above, the thermoelectromotive force current has no current flowing as a closed circuit. Flows only as a transient current determined by the parasitic capacitance and the resistance of the wiring and the defective portion, and such a current flows only for a very short time. Therefore,
In order to detect a magnetic field generated only for a short time generated by such a current, an extremely fast response speed, that is, an expensive magnetic field detector is required. On the other hand, in the twelfth embodiment, since the generated magnetic field is generated for a relatively long time, the magnetic field can be detected by a magnetic field detector having a relatively slow response speed, that is, a low-cost magnetic field detector.
【0116】図17に示す例では、図16の例とは異な
り、第1層目配線34とその上層の第2層目配線用導電膜
36の間に形成されている絶縁層32に形成されたショ
ート欠陥422によって第1層目配線34と第2層目配線
用導電膜36が導通している。また、図17に示す例で
は、閉回路は「電流経路611−ビア35b−電流経路
612−ショート欠陥422」と形成される。したがっ
て、図16に示した場合と同様にレーザビーム3が熱起
電力発生欠陥41に照射されると、熱起電力が発生し、
電流経路611、612等で示す向きで熱起電力電流が
流れる。In the example shown in FIG. 17, unlike the example shown in FIG. 16, the insulating layer 32 is formed between the first-layer wiring 34 and the second-layer wiring conductive film 36 thereabove. Due to the short defect 422, the first-layer wiring 34 and the second-layer wiring conductive film 36 are electrically connected. In the example illustrated in FIG. 17, the closed circuit is formed as “current path 611-via 35b-current path 612-short defect 422”. Therefore, when the laser beam 3 is irradiated on the thermoelectromotive force generation defect 41 as in the case shown in FIG. 16, a thermoelectromotive force is generated,
The thermoelectromotive current flows in the directions indicated by the current paths 611, 612, and the like.
【0117】また、電流経路611に流れる電流は、パ
ターン形成された配線(第1層目配線34)に流れるた
め狭い領域を流れているのに対し、電流経路612に流
れる電流は、第2層配線用導電膜36の全体に広がるよ
うに流れるため、広い領域を流れる。また、電流経路6
11に流れる電流と電流経路612に流れる電流が発生
する磁場は、定性的には、「電流経路611−ビア35
b−電流経路612−ショート欠陥422」で形成され
る閉回路のループの外部では、互いに打ち消しあう向き
ではある。しかし、上述のように電流経路611、61
2の電流経路の分布が大きく異なるため、発生した磁場
は、閉回路ループの外側でも、あまり打ち消し合うこと
はなく、図17に示した構成を用いることで、半導体デ
バイスチップ4の表面側(ウェハの表面側)に配置した
磁場検出器により検出することができる。また、この時
の磁場は、閉回路による電流で発生するため、比較的長
い時間発生している。従って、比較的応答速度の遅いす
なわち比較的低コストの磁場検出器で検出可能である。
なお、図17に示した例では、ショート欠陥422は、
第2層目配線用導電膜36にパターンが形成されて第2
層目配線が形成された後は、必ずしもショート欠陥とは
ならないが、ショート欠陥422が存在するために閉回
路が形成され熱起電力発生欠陥41を検出することがで
きる。また、図16、図17に示した例では、シリコン
基板部の上に形成される第1層目配線を検査対象配線と
して説明したが、検査対象配線は上記第1層目配線に限
定されるものではなく、他の階層の配線であってもよい
ことはもちろんである。The current flowing through the current path 611 flows through a narrow region because it flows through the patterned wiring (the first layer wiring 34), whereas the current flowing through the current path 612 flows through the second layer. Since it flows so as to spread over the entire wiring conductive film 36, it flows over a wide area. In addition, the current path 6
The magnetic field generated by the current flowing through the current path 611 and the current flowing through the current path 612 is qualitatively described as “current path 611-via 35”.
Outside the closed circuit loop formed by "b-current path 612-short defect 422", the directions are mutually canceling. However, as described above, the current paths 611, 61
2, the generated magnetic field does not cancel out much even outside the closed circuit loop, and by using the configuration shown in FIG. Can be detected by a magnetic field detector arranged on the front side of the magnetic field. Further, the magnetic field at this time is generated by a current generated by a closed circuit, and thus is generated for a relatively long time. Therefore, it can be detected by a magnetic field detector having a relatively slow response speed, that is, a relatively low cost.
In the example shown in FIG. 17, the short defect 422 is
A pattern is formed on the second-layer wiring conductive film 36 so that the second
After the layer wiring is formed, it does not necessarily become a short-circuit defect. However, since the short-circuit defect 422 exists, a closed circuit is formed and the thermo-electromotive force generation defect 41 can be detected. In the examples shown in FIGS. 16 and 17, the first-layer wiring formed on the silicon substrate portion has been described as the wiring to be inspected, but the wiring to be inspected is limited to the first-layer wiring. It is needless to say that wiring of another hierarchy may be used instead.
【0118】以上説明したように、第12の実施の形態
によれば、検査を行う製造工程を選択することにより、
熱起電力電流が流れる閉回路の構成を可能にし、その結
果、応答速度の遅い磁場検出器すなわち低コストの磁場
検出器を用いても、熱起電力発生欠陥を検出できる非破
壊検査装置および非破壊検査方法を実現することができ
る。また、検査を実施する製造工程を半導体デバイスの
製造工程途中の段階で行うことができるため、半導体デ
バイスの付加価値が小さいうちに、効率よく検査を行う
ことができる。この結果、半導体デバイスの生産性向上
および信頼性向上に寄与することができる。As described above, according to the twelfth embodiment, by selecting a manufacturing process to be inspected,
A non-destructive inspection device and a non-destructive inspection device capable of detecting a thermo-electromotive force generation defect using a magnetic field detector having a low response speed, that is, a low-cost magnetic field detector, are possible. A destructive inspection method can be realized. In addition, since the manufacturing process for performing the inspection can be performed in the middle of the semiconductor device manufacturing process, the inspection can be performed efficiently while the added value of the semiconductor device is small. As a result, it is possible to contribute to improvement in productivity and reliability of the semiconductor device.
【0119】[0119]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、レーザ光
を発生する光源と、前記光源が発生したレーザ光よりレ
ーザビームを生成して半導体デバイスチップに照射する
レーザビーム生成手段とを備えて前記半導体デバイスチ
ップを非破壊的に検査する装置であって、前記レーザビ
ーム生成手段による前記レーザビームの照射により前記
半導体デバイスチップ中に熱起電力電流が生じて誘起さ
れる磁場の強度を検出する磁場検出手段を備え、前記磁
場検出手段の検出結果により前記半導体デバイスチップ
の欠陥の有無を検査することを特徴とする。本発明の非
破壊検査装置では、レーザビーム生成手段により生成さ
れたレーザビームが半導体デバイスチップ上の欠陥箇所
に照射され欠陥個所が加熱されると、熱起電力によって
過渡的に電流が流れ、その結果、磁場が生成される。磁
場検出手段は、この磁場の強度を検出することで半導体
デバイスチップに含まれる欠陥を検出する。As described above, the present invention comprises a light source for generating a laser beam, and a laser beam generating means for generating a laser beam from the laser beam generated by the light source and irradiating the semiconductor device chip with the laser beam. An apparatus for non-destructively inspecting the semiconductor device chip, wherein the intensity of a magnetic field induced by the generation of a thermoelectromotive current in the semiconductor device chip by the irradiation of the laser beam by the laser beam generating means is detected. The semiconductor device chip is provided with a magnetic field detecting means, and the semiconductor device chip is inspected for a defect based on a detection result of the magnetic field detecting means. In the nondestructive inspection apparatus of the present invention, when the laser beam generated by the laser beam generating means is applied to a defective portion on the semiconductor device chip and the defective portion is heated, a current transiently flows due to thermoelectromotive force, As a result, a magnetic field is generated. The magnetic field detecting means detects a defect included in the semiconductor device chip by detecting the intensity of the magnetic field.
【0120】また、本発明は、レーザ光を発生させ、前
記レーザ光よりレーザビームを生成して半導体デバイス
チップに照射し、前記半導体デバイスチップを非破壊的
に検査する方法であって、前記レーザビームの照射によ
り前記半導体デバイスチップ中に熱起電力電流が生じて
誘起される磁場の強度を検出し、検出した前記磁場の強
度により前記半導体デバイスチップの欠陥の有無を検査
することを特徴とする。本発明の非破壊検査方法では、
レーザビームが半導体デバイスチップ上の欠陥箇所に照
射され欠陥個所が加熱されると、熱起電力によって過渡
的に電流が流れ、その結果、磁場が生成される。この磁
場の強度を検出することで半導体デバイスチップに含ま
れる欠陥を検出する。The present invention also provides a method for non-destructively inspecting a semiconductor device chip by generating a laser beam, generating a laser beam from the laser beam and irradiating the semiconductor device chip with the laser beam. Detecting the intensity of the magnetic field induced by the generation of a thermoelectromotive force in the semiconductor device chip by the irradiation of the beam, and inspecting the presence or absence of a defect in the semiconductor device chip based on the detected intensity of the magnetic field. . In the nondestructive inspection method of the present invention,
When a laser beam is applied to a defective portion on a semiconductor device chip to heat the defective portion, a current flows transiently due to a thermoelectromotive force, and as a result, a magnetic field is generated. By detecting the intensity of the magnetic field, a defect included in the semiconductor device chip is detected.
【0121】すなわち、本発明では、従来のように熱起
電力により生じた電流を直接計測するのではなく、その
電流によって誘起された磁場を計測するので、電流変化
検出器を半導体デバイスチップに接続する必要がなく、
従来必要であったボンディングパッドの選択、およびボ
ンディングパッドに対する電流変化検出器の接続作業は
不要となり、検査に要する作業工数およびコストを大幅
に削減できる。また、ボンディングパッドが半導体デバ
イスチップに形成される前の段階において、半導体デバ
イスチップの欠陥検出が可能となるため、半導体製造工
程のボンディングパッド完成以前の、より上流での検査
が可能となり、従来に比べて半導体製造工程のより上流
段階で検査結果のフィードバックを行うことができる。That is, in the present invention, the current generated by the thermoelectromotive force is not directly measured as in the prior art, but the magnetic field induced by the current is measured. No need to
There is no need to select a bonding pad and connect a current change detector to the bonding pad, which has been required in the past, so that the number of man-hours and cost required for inspection can be greatly reduced. In addition, since the defect of the semiconductor device chip can be detected before the bonding pad is formed on the semiconductor device chip, the inspection can be performed at a more upstream stage before the bonding pad is completed in the semiconductor manufacturing process. In comparison, the feedback of the inspection result can be performed at a more upstream stage of the semiconductor manufacturing process.
【0122】また、本発明の非破壊検査装置は、半導体
デバイスチップ上の所定箇所に一端が電気的に接続され
た電流回路を1つまたは複数設け、磁場検出手段を前記
電流回路に近接して配置したことを特徴とする。本発明
の非破壊検査装置では、レーザビーム生成手段により生
成されたレーザビームが半導体デバイスチップ上の欠陥
箇所に照射され欠陥個所が加熱されると、熱起電力によ
って過渡的に電流が流れる。この電流は、半導体デバイ
スチップから前記電流回路に流れて磁場を誘起する。磁
場検出手段は、この磁場の強度を検出することで半導体
デバイスチップに含まれる欠陥を検出する。Further, in the nondestructive inspection apparatus of the present invention, one or a plurality of current circuits each having one end electrically connected to a predetermined location on a semiconductor device chip are provided, and a magnetic field detecting means is provided near the current circuit. It is characterized by being arranged. In the nondestructive inspection apparatus according to the present invention, when a laser beam generated by the laser beam generating means is irradiated on a defective portion on the semiconductor device chip and the defective portion is heated, a current flows transiently due to thermoelectromotive force. This current flows from the semiconductor device chip to the current circuit to induce a magnetic field. The magnetic field detecting means detects a defect included in the semiconductor device chip by detecting the intensity of the magnetic field.
【0123】また、本発明の非破壊検査方法は、半導体
デバイスチップ上の所定箇所に一端が電気的に接続され
た電流回路を1つまたは複数設け、前記電流回路に電流
が流れて発生する磁場の強度を検出することを特徴とす
る。本発明の非破壊検査方法では、レーザビームが半導
体デバイスチップ上の欠陥箇所に照射され欠陥個所が加
熱されると、熱起電力によって過渡的に電流が流れる。
この電流は、半導体デバイスチップから前記電流回路に
流れて磁場を誘起する。そして、この磁場の強度を検出
することで半導体デバイスチップに含まれる欠陥を検出
する。Further, according to the nondestructive inspection method of the present invention, one or more current circuits having one end electrically connected to a predetermined location on a semiconductor device chip are provided, and a magnetic field generated when a current flows through the current circuit is generated. Is detected. In the nondestructive inspection method according to the present invention, when a laser beam is applied to a defective portion on a semiconductor device chip and the defective portion is heated, a current flows transiently due to a thermoelectromotive force.
This current flows from the semiconductor device chip to the current circuit to induce a magnetic field. Then, a defect included in the semiconductor device chip is detected by detecting the intensity of the magnetic field.
【0124】したがって、本発明では、半導体デバイス
チップ内部に過渡的に流れる電流ををこの半導体デバイ
スチップの外部に設けた電流回路で取り出すようにして
いる。このため、電流回路を流れる電流によって強い磁
場が生成されるようにこの電流回路の経路を設定して磁
場を検出することが可能となり、チップ内部のみに過渡
的に流れる電流により誘起される磁場がごく微小で、検
出が困難な場合でも高感度で欠陥を検出できる。この発
明では、電流回路は例えばボンディングパッドに接続す
るので、ボンディングパッド形成後に検査を行うことに
なるが、従来のようにボンディングパッドを選択する必
要がないので、作業効率は大幅に向上する。Therefore, in the present invention, a current transiently flowing inside the semiconductor device chip is extracted by a current circuit provided outside the semiconductor device chip. For this reason, it is possible to detect the magnetic field by setting the path of this current circuit so that a strong magnetic field is generated by the current flowing through the current circuit, and the magnetic field induced by the current transiently flowing only inside the chip is reduced. Defects can be detected with high sensitivity even when they are extremely small and difficult to detect. According to the present invention, the current circuit is connected to, for example, the bonding pad, so that the inspection is performed after the bonding pad is formed.
【0125】また、本発明の非破壊検査装置は、前記半
導体デバイスチップの表面側に露出しているボンディン
グパッドまたは電極の全てに電気的に接続して前記ボン
ディングパッドまたは前記電極の全てを同電位にする導
電性薄膜を前記半導体デバイスチップの表面側に設け、
前記磁場検出手段を前記半導体デバイスチップの近傍に
配置したことを特徴とする。本発明の非破壊検査装置で
は、レーザビーム生成手段により生成されたレーザビー
ムが半導体デバイスチップ上の欠陥箇所に照射され欠陥
個所が加熱されると、熱起電力によって過渡的に電流が
流れる。この電流は、半導体デバイスチップのボンディ
ングパッドまたは電極、前記欠陥箇所を含んだ配線、な
らびに前記導電性薄膜によって形成される閉回路に流れ
て磁場を誘起する。磁場検出手段は、この磁場の強度を
検出することで半導体デバイスチップに含まれる欠陥を
検出する。Further, in the nondestructive inspection apparatus of the present invention, all of the bonding pads or the electrodes are electrically connected to all of the bonding pads or the electrodes exposed on the front surface side of the semiconductor device chip so that all of the bonding pads or the electrodes are at the same potential. Provide a conductive thin film on the surface side of the semiconductor device chip,
The magnetic field detecting means is arranged near the semiconductor device chip. In the nondestructive inspection apparatus according to the present invention, when a laser beam generated by the laser beam generating means is irradiated on a defective portion on the semiconductor device chip and the defective portion is heated, a current flows transiently due to thermoelectromotive force. This current flows through a closed circuit formed by the bonding pad or electrode of the semiconductor device chip, the wiring including the defective portion, and the conductive thin film to induce a magnetic field. The magnetic field detecting means detects a defect included in the semiconductor device chip by detecting the intensity of the magnetic field.
【0126】また、本発明の非破壊検査方法は、前記半
導体デバイスチップの表面側に露出しているボンディン
グパッドまたは電極の全てに電気的に接続して前記ボン
ディングパッドまたは前記電極の全てを同電位にする導
電性薄膜を前記半導体デバイスチップの表面側に設け、
前記磁場検出手段を前記半導体デバイスチップの近傍に
配置したことを特徴とする。本発明の非破壊検査方法で
は、レーザビーム生成手段により生成されたレーザビー
ムが半導体デバイスチップ上の欠陥箇所に照射され欠陥
個所が加熱されると、熱起電力によって過渡的に電流が
流れる。この電流は、半導体デバイスチップのボンディ
ングパッドまたは電極、前記欠陥箇所を含んだ配線、な
らびに前記導電性薄膜によって形成される閉回路に流れ
て磁場を誘起する。磁場検出手段は、この磁場の強度を
検出することで半導体デバイスチップに含まれる欠陥を
検出する。Further, in the nondestructive inspection method of the present invention, all of the bonding pads or the electrodes are electrically connected to all of the bonding pads or the electrodes exposed on the surface side of the semiconductor device chip, and all of the bonding pads or the electrodes are at the same potential. Provide a conductive thin film on the surface side of the semiconductor device chip,
The magnetic field detecting means is arranged near the semiconductor device chip. In the nondestructive inspection method of the present invention, when a laser beam generated by the laser beam generating means is irradiated on a defective portion on the semiconductor device chip and the defective portion is heated, a current flows transiently due to a thermoelectromotive force. This current flows through a closed circuit formed by the bonding pad or electrode of the semiconductor device chip, the wiring including the defective portion, and the conductive thin film to induce a magnetic field. The magnetic field detecting means detects a defect included in the semiconductor device chip by detecting the intensity of the magnetic field.
【0127】したがって、本発明では、半導体デバイス
チップ内部に過渡的に流れる電流をこの半導体デバイス
チップ内の欠陥箇所を含んだ配線と導電性薄膜で形成さ
れる閉回路に流すようにしている。このため、導電性薄
膜はボンディングパッドが形成される前に、半導体デバ
イスの表面に露出している電極に接続することができる
ので、ボンディングパッド形成前に検査を行うことがで
きる。また、閉回路に流れる電流は比較的長時間流れる
ため、比較的低速な磁場検出手段、すなわち低コストな
磁場検出手段を採用することができる。また、導電性薄
膜をボンディングパッドまたは電極に接続すればよいた
め、特別な治工具が不要であり、作業が効率的に行え
る。Therefore, in the present invention, a current transiently flowing inside the semiconductor device chip is caused to flow through a closed circuit formed by the wiring including the defective portion and the conductive thin film in the semiconductor device chip. Therefore, the conductive thin film can be connected to the electrode exposed on the surface of the semiconductor device before the bonding pad is formed, so that the inspection can be performed before the formation of the bonding pad. Further, since the current flowing through the closed circuit flows for a relatively long time, a relatively low-speed magnetic field detecting means, that is, a low-cost magnetic field detecting means can be employed. In addition, since the conductive thin film may be connected to the bonding pad or the electrode, no special jig is required, and the operation can be performed efficiently.
【0128】また、本発明の非破壊検査装置は、前記半
導体デバイスチップの検査対象となる検査対象配線と導
通する配線用導電膜を前記半導体デバイスチップの表面
側の全面に形成し、前記磁場検出手段を前記半導体デバ
イスチップの近傍に配置したことを特徴とする。本発明
の非破壊検査装置では、レーザビーム生成手段により生
成されたレーザビームが半導体デバイスチップ上の欠陥
箇所に照射され欠陥個所が加熱されると、熱起電力によ
って過渡的に電流が流れる。この電流は、前記欠陥箇所
を含んだ検査対象配線と前記配線用導電膜によって形成
される閉回路に流れて磁場を誘起する。磁場検出手段
は、この磁場の強度を検出することで半導体デバイスチ
ップに含まれる欠陥を検出する。Further, in the nondestructive inspection apparatus of the present invention, a conductive film for wiring electrically connected to a wiring to be inspected to be inspected of the semiconductor device chip is formed on the entire front surface side of the semiconductor device chip, and the magnetic field detection is performed. The means is arranged near the semiconductor device chip. In the nondestructive inspection apparatus according to the present invention, when a laser beam generated by the laser beam generating means is irradiated on a defective portion on the semiconductor device chip and the defective portion is heated, a current flows transiently due to thermoelectromotive force. This current flows through a closed circuit formed by the inspection target wiring including the defective portion and the wiring conductive film, and induces a magnetic field. The magnetic field detecting means detects a defect included in the semiconductor device chip by detecting the intensity of the magnetic field.
【0129】また、本発明の非破壊検査方法は、前記半
導体デバイスチップの検査対象となる検査対象配線と導
通する配線用導電膜を前記半導体デバイスチップの表面
側の全面に形成し、前記磁場検出手段を前記半導体デバ
イスチップの近傍に配置したことを特徴とする。本発明
の非破壊検査方法では、レーザビーム生成手段により生
成されたレーザビームが半導体デバイスチップ上の欠陥
箇所に照射され欠陥個所が加熱されると、熱起電力によ
って過渡的に電流が流れる。この電流は、前記欠陥箇所
を含んだ検査対象配線と前記配線用導電膜によって形成
される閉回路に流れて磁場を誘起する。磁場検出手段
は、この磁場の強度を検出することで半導体デバイスチ
ップに含まれる欠陥を検出する。Further, in the nondestructive inspection method according to the present invention, a conductive film for wiring electrically connected to a wiring to be inspected to be inspected for the semiconductor device chip is formed on the entire front surface side of the semiconductor device chip. The means is arranged near the semiconductor device chip. In the nondestructive inspection method of the present invention, when a laser beam generated by the laser beam generating means is irradiated on a defective portion on the semiconductor device chip and the defective portion is heated, a current flows transiently due to a thermoelectromotive force. This current flows through a closed circuit formed by the inspection target wiring including the defective portion and the wiring conductive film, and induces a magnetic field. The magnetic field detecting means detects a defect included in the semiconductor device chip by detecting the intensity of the magnetic field.
【0130】したがって、本発明では、半導体デバイス
チップ内部に過渡的に流れる電流をこの半導体デバイス
チップ内の欠陥箇所を含んだ配線と配線用導電膜で形成
される閉回路に流すようにしている。そのため、配線用
導電膜は半導体デバイスに形成されている検査対象配線
に接続することが可能であるので、製造工程途中の段階
で検査を行うことができ、半導体デバイスの付加価値が
小さいうちに、効率よく検査を行うことができる。ま
た、閉回路に流れる電流は比較的長時間流れるため、比
較的低速な磁場検出手段、すなわち低コストな磁場検出
手段を採用することができる。Therefore, in the present invention, a current transiently flowing inside the semiconductor device chip is caused to flow through a closed circuit formed by the wiring including the defective portion and the wiring conductive film in the semiconductor device chip. Therefore, the conductive film for wiring can be connected to the wiring to be inspected formed in the semiconductor device, so that the inspection can be performed during the manufacturing process, and while the added value of the semiconductor device is small, Inspection can be performed efficiently. Further, since the current flowing through the closed circuit flows for a relatively long time, a relatively low-speed magnetic field detecting means, that is, a low-cost magnetic field detecting means can be employed.
【図1】(A)は本発明の第1の実施の形態例を示す構
成図、(B)は本発明の第5の実施の形態例を示す構成
図である。FIG. 1A is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施の形態例を示す構成図であ
る。FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図3】図3は本発明の第3の実施の形態例を示す構成
図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第4の実施の形態例を示す構成図であ
る。FIG. 4 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
【図5】第5の実施の形態例により検査されるチップ周
辺を詳しく示す下面図である。FIG. 5 is a bottom view showing in detail the periphery of a chip to be inspected according to a fifth embodiment;
【図6】本発明の第6の実施の形態例を構成する電流経
路集束ボードを示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a current path focusing board constituting a sixth embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第7の実施の形態例を構成する電流経
路集束ボードを示す構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram showing a current path focusing board constituting a seventh embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第8の実施の形態例を示す構成図であ
る。FIG. 8 is a configuration diagram showing an eighth embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第9の実施の形態例を示す構成図であ
る。FIG. 9 is a configuration diagram showing a ninth embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第10の実施の形態例を示す構成図
である。FIG. 10 is a configuration diagram showing a tenth embodiment of the present invention.
【図11】本発明の第11の実施の形態例を示す構成図
である。FIG. 11 is a configuration diagram showing an eleventh embodiment of the present invention.
【図12】製造工程途中のウェハ状態にある半導体デバ
イスチップの構成例を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a semiconductor device chip in a wafer state during a manufacturing process.
【図13】図12と同じ段階で検査を行った状態を示す
説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a state where the inspection is performed at the same stage as in FIG.
【図14】図12の段階の後の段階で検査を行った状態
を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing a state where an inspection is performed at a stage after the stage of FIG. 12;
【図15】図14の段階の後の段階で検査を行った状態
を示す説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram showing a state where the inspection is performed at a stage after the stage of FIG. 14;
【図16】第12の実施の形態の一例を示す説明図であ
り、図1(A)は縦断面からみた状態を示す説明図であ
り、図1(B)は平面からみた説明図である。FIG. 16 is an explanatory view showing an example of the twelfth embodiment, wherein FIG. 1 (A) is an explanatory view showing a state viewed from a longitudinal section, and FIG. 1 (B) is an explanatory view showing a plan view. .
【図17】第12の実施の形態の他の例を示す縦断面か
らみた状態を示す説明図である。FIG. 17 is an explanatory view showing another example of the twelfth embodiment as viewed from a longitudinal section.
【図18】従来の非破壊検査装置の一例を示す構成図で
ある。FIG. 18 is a configuration diagram illustrating an example of a conventional nondestructive inspection device.
【図19】従来の非破壊検査装置の一例を示す構成図で
ある。FIG. 19 is a configuration diagram illustrating an example of a conventional nondestructive inspection apparatus.
【図20】モデルとなる半導体デバイスチップの構成を
本発明に関係する部分に限って示す斜視図である。FIG. 20 is a perspective view showing a configuration of a semiconductor device chip serving as a model only for a portion related to the present invention.
【図21】レーザビームの走査と取得像との関係を示す
概念図である。FIG. 21 is a conceptual diagram showing a relationship between laser beam scanning and an acquired image.
1……レーザ発生器、2……光学系、3……レーザビー
ム、4……半導体デバイスチップ、5……磁場検出器、
55……SQUID、6……制御・画像処理系、7……
像表示装置、8……断熱材、9……液体窒素、10……
磁気シールド材、11……冷却器、12……真空ポン
プ、13……ガラス材、14……ボンディングパッド、
15……プローバ、16……電流経路集束ボード、17
……電流経路集束ボード、30……導電性薄膜、32…
…絶縁層、34……第1層目配線(検査対象配線)、3
5、35a、35b……ビア、36……第2層目配線用
導電膜(配線用導電膜)、131……電流変化検出器、
106……制御・画像処理系、115……プローバ、3
01〜309……非破壊検査装置。1 laser generator, 2 optical system, 3 laser beam, 4 semiconductor device chip, 5 magnetic field detector,
55 SQUID, 6 Control / image processing system, 7
Image display device, 8 ... heat insulating material, 9 ... liquid nitrogen, 10 ...
Magnetic shield material, 11 Cooler, 12 Vacuum pump, 13 Glass material, 14 Bonding pad,
15 ... prober, 16 ... current path focusing board, 17
...... Current path focusing board, 30 ... conductive thin film, 32 ...
... insulating layer, 34 ... first layer wiring (wiring to be inspected), 3
5, 35a, 35b ... via, 36 ... second layer wiring conductive film (wiring conductive film), 131 ... current change detector,
106: control / image processing system, 115: prober, 3
01 to 309: Non-destructive inspection device.
Claims (54)
て半導体デバイスチップに照射するレーザビーム生成手
段とを備えて前記半導体デバイスチップを非破壊的に検
査する装置であって、 前記レーザビーム生成手段による前記レーザビームの照
射により前記半導体デバイスチップ中に熱起電力電流が
生じて誘起される磁場の強度を検出する磁場検出手段を
備え、 前記磁場検出手段の検出結果により前記半導体デバイス
チップの欠陥の有無を検査することを特徴とする非破壊
検査装置。A light source for generating a laser beam; and a laser beam generating means for generating a laser beam from the laser beam generated by the light source and irradiating the semiconductor device chip with the laser beam. An apparatus for inspecting, comprising: magnetic field detecting means for detecting the intensity of a magnetic field induced by the generation of a thermoelectromotive force in the semiconductor device chip by irradiation of the laser beam by the laser beam generating means; A non-destructive inspection device for inspecting the presence or absence of a defect in the semiconductor device chip based on a detection result of the means.
記レーザビームを走査して前記レーザビームの前記半導
体デバイスチップ上の照射位置を変化させるレーザビー
ム走査手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の非
破壊検査装置。2. A laser beam scanning means for scanning the laser beam generated by the laser beam generating means to change an irradiation position of the laser beam on the semiconductor device chip. Non-destructive inspection device as described.
ーザビームが照射される照射点と前記磁場検出手段によ
り磁気が検出される検出点の相対的な位置関係が固定さ
れた状態で前記半導体デバイスチップを前記照射点と前
記検出点に対して移動させることによって前記レーザビ
ーム生成手段が生成した前記レーザビームの前記半導体
デバイスチップ上の照射位置を変化させるレーザビーム
走査手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の非破
壊検査装置。3. The semiconductor device chip is fixed in a state where a relative positional relationship between an irradiation point irradiated with the laser beam by the laser beam generation means and a detection point at which magnetism is detected by the magnetic field detection means is fixed. Laser beam scanning means for changing an irradiation position of the laser beam generated by the laser beam generating means on the semiconductor device chip by moving the laser beam with respect to the irradiation point and the detection point. Item 1. The nondestructive inspection device according to Item 1.
関係は、前記磁場検出手段により前記検出点で検出され
る磁気が最も大きな値となるように設定されることを特
徴とする請求項3記載の非破壊検査装置。4. The relative positional relationship between the irradiation point and the detection point is set such that the magnetism detected at the detection point by the magnetic field detection means has a maximum value. Item 3. The nondestructive inspection device according to Item 3.
ーザビームの前記照射位置を変化させつつ前記磁場検出
手段により検出した磁場強度を輝度に変換し、前記レー
ザビームの前記照射位置に対応する像表示面上の位置に
おける輝度を前記輝度に設定して走査磁場像を表示する
像表示手段を備えたことを特徴とする請求項2、3また
は4記載の非破壊検査装置。5. An image display surface corresponding to the irradiation position of the laser beam, wherein the intensity of the magnetic field detected by the magnetic field detection unit is converted into luminance while changing the irradiation position of the laser beam by the laser beam scanning unit. 5. The non-destructive inspection apparatus according to claim 2, further comprising image display means for setting a luminance at an upper position to the luminance and displaying a scanning magnetic field image.
査レーザ顕微鏡と、 前記走査磁場像と前記走査レーザ顕微鏡により取得した
走査レーザ顕微鏡像とを合成して表示する第2の像表示
手段とを備えたことを特徴とする請求項5記載の非破壊
検査装置。6. A scanning laser microscope for photographing the semiconductor device chip, and second image display means for combining and displaying the scanning magnetic field image and the scanning laser microscope image acquired by the scanning laser microscope. The nondestructive inspection device according to claim 5, wherein:
に近接して配列された複数の前記半導体デバイスチップ
のうちの特定の前記半導体デバイスチップにのみ前記レ
ーザビームを照射し、かつ前記特定の半導体デバイスチ
ップの検査領域全体に前記レーザビームを一度に照射す
ることを特徴とする請求項1記載の非破壊検査装置。7. The laser beam generating means irradiates the laser beam only to a specific one of the plurality of semiconductor device chips arranged in close proximity on a wafer, and 2. The non-destructive inspection apparatus according to claim 1, wherein the laser beam is applied to the entire inspection area of the device chip at a time.
ン基板を透過し、かつ光励起電流を生じない波長である
ことを特徴とする請求項1乃至7に何れか1項記載の非
破壊検査装置。8. The nondestructive inspection apparatus according to claim 1, wherein the wavelength of the laser beam is a wavelength that transmits the silicon substrate and does not generate a photoexcitation current. .
nmより長いことを特徴とする請求項1乃至8に何れか
1項記載の非破壊検査装置。9. The wavelength of the laser beam is 1200.
9. The non-destructive inspection device according to claim 1, wherein the length is longer than nm.
00nmであることを特徴とする請求項1乃至8に何れ
か1項記載の非破壊検査装置。10. The wavelength of the light of the laser beam is about 13
9. The non-destructive inspection apparatus according to claim 1, wherein the non-destructive inspection apparatus has a thickness of 00 nm.
体デバイスチップの裏面側に前記レーザビームを照射
し、前記磁場検出手段は前記半導体デバイスチップの表
面側に配置されていることを特徴とする請求項8、9ま
たは10記載の非破壊検査装置。11. The semiconductor device chip according to claim 11, wherein the laser beam generating means irradiates the laser beam to a back surface of the semiconductor device chip, and the magnetic field detecting means is disposed on a front surface of the semiconductor device chip. The nondestructive inspection device according to 8, 9, or 10.
所に一端が電気的に接続された電流回路を1つまたは複
数設け、前記磁場検出手段を前記電流回路の近傍に配置
したことを特徴とする請求項1乃至11に何れか1項記
載の非破壊検査装置。12. The semiconductor device chip according to claim 1, wherein one or more current circuits having one end electrically connected to a predetermined location on the semiconductor device chip are provided, and the magnetic field detecting means is arranged near the current circuit. Item 12. The nondestructive inspection device according to any one of Items 1 to 11.
互に近接するように配設され、前記磁場検出手段は前記
特定の箇所に近接して配置されていることを特徴とする
請求項12記載の非破壊検査装置。13. The current circuit according to claim 12, wherein the plurality of current circuits are disposed such that specific locations are close to each other, and the magnetic field detecting means is disposed close to the specific location. Non-destructive inspection device as described.
所に一端が電気的に接続され、他端が前記半導体デバイ
スチップ上の前記所定箇所とは異なる箇所に電気的に接
続された電流回路を1つまたは複数設け、前記磁場検出
手段を前記電流回路の近傍に配置したことを特徴とする
請求項1乃至11に何れか1項記載の非破壊検査装置。14. A current circuit having one end electrically connected to a predetermined location on the semiconductor device chip and the other end electrically connected to a location different from the predetermined location on the semiconductor device chip. 12. The nondestructive inspection apparatus according to claim 1, wherein a plurality of magnetic field detection units are provided near the current circuit.
し、前記磁場検出手段は前記共通接続点に近接して配置
されていることを特徴とする請求項14記載の非破壊検
査装置。15. The non-destructive inspection device according to claim 14, wherein the plurality of current circuits have a common connection point, and the magnetic field detection means is arranged close to the common connection point.
あることを特徴とする請求項12または14記載の非破
壊検査装置。16. The nondestructive inspection apparatus according to claim 12, wherein the predetermined portion is a bonding pad.
露出しているボンディングパッドまたは電極の全てに電
気的に接続して前記ボンディングパッドまたは前記電極
の全てを同電位にする導電性薄膜を前記半導体デバイス
チップの表面側に設け、前記磁場検出手段を前記半導体
デバイスチップの近傍に配置したことを特徴とする請求
項1乃至10に何れか1項記載の非破壊検査装置。17. The semiconductor device, comprising: a conductive thin film that is electrically connected to all of the bonding pads or electrodes exposed on the surface side of the semiconductor device chip to make all of the bonding pads or the electrodes the same potential. The non-destructive inspection apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein the non-destructive inspection apparatus is provided on a front surface side of the chip, and the magnetic field detecting means is arranged near the semiconductor device chip.
導体デバイスチップの裏面側に前記レーザビームを照射
するように構成され、前記磁場検出手段は、前記半導体
デバイスチップの表面側に配置されていることを特徴と
する請求項17記載の非破壊検査装置。18. The laser beam generating means is configured to irradiate the laser beam to a back side of the semiconductor device chip, and the magnetic field detecting means is arranged on a front side of the semiconductor device chip. The nondestructive inspection device according to claim 17, wherein:
を透過するように構成され、前記レーザビーム生成手段
は、前記導電性薄膜を介して前記半導体チップの表面側
に前記レーザビームを照射するように構成され、前記磁
場検出手段は、前記半導体デバイスチップの裏面側に配
置されていることを特徴とする請求項17記載の非破壊
検査装置。19. The conductive thin film is configured to transmit the laser beam, and the laser beam generating means irradiates the surface of the semiconductor chip with the laser beam via the conductive thin film. 18. The non-destructive inspection apparatus according to claim 17, wherein the magnetic field detecting means is arranged on a back side of the semiconductor device chip.
となる検査対象配線と導通する配線用導電膜を前記半導
体デバイスチップの表面側の全面に形成し、前記磁場検
出手段を前記半導体デバイスチップの近傍に配置したこ
とを特徴とする請求項1乃至10に何れか1項記載の非
破壊検査装置。20. A wiring conductive film, which is electrically connected to a wiring to be inspected as an inspection target of the semiconductor device chip, is formed on the entire front surface side of the semiconductor device chip, and the magnetic field detecting means is provided near the semiconductor device chip. The nondestructive inspection device according to claim 1, wherein the inspection device is arranged.
の間には絶縁層が形成されており、前記配線用導電膜と
前記検査対象配線の導通は、前記絶縁層を貫通して設け
られたビアが前記配線用導電膜と前記検査対象配線を接
続することで行なわれるように構成されていることを特
徴とする請求項20記載の非破壊検査装置。21. An insulating layer is formed between the conductive film for wiring and the wiring to be inspected, and conduction between the conductive film for wiring and the wiring to be inspected is provided through the insulating layer. 21. The non-destructive inspection apparatus according to claim 20, wherein the via is formed by connecting the conductive film for wiring and the wiring to be inspected.
導体デバイスチップの裏面側に前記レーザビームを照射
するように構成され、前記磁場検出手段は、前記半導体
デバイスチップの表面側に配置されていることを特徴と
する請求項20または21記載の非破壊検査装置。22. The laser beam generating means is configured to irradiate the laser beam on the back side of the semiconductor device chip, and the magnetic field detecting means is arranged on the front side of the semiconductor device chip. 22. The non-destructive inspection device according to claim 20, wherein:
に形成されたパターン以外の部分が取り除かれることで
配線にされることを特徴とする請求項20、21または
22記載の非破壊検査装置。23. The non-destructive method according to claim 20, wherein the wiring conductive film is formed by removing portions other than the pattern formed on the wiring conductive film. Inspection equipment.
ド、および多結晶シリコンの少なくとも1つから構成さ
れていることを特徴とする請求項20乃至23に何れか
1項記載の非破壊検査装置。24. The nondestructive inspection apparatus according to claim 20, wherein the conductive film for wiring is made of at least one of metal, silicide, and polycrystalline silicon. .
子により構成されていることを特徴とする請求項1乃至
24に何れか1項記載の非破壊検査装置。25. The nondestructive inspection apparatus according to claim 1, wherein said magnetic field detection means is constituted by a superconducting quantum interference device.
超伝導量子干渉素子の磁場検出面は互いに独立した方向
に向けられていることを特徴とする請求項25記載の非
破壊検査装置。26. The nondestructive inspection apparatus according to claim 25, comprising three superconducting quantum interference devices, wherein the magnetic field detection surfaces of each superconducting quantum interference device are oriented in directions independent of each other.
に配列された状態にあることを特徴とする請求項1乃至
26に何れか1項記載の非破壊検査装置。27. The nondestructive inspection apparatus according to claim 1, wherein the semiconductor device chips are arranged on a wafer.
りレーザビームを生成して半導体デバイスチップに照射
し、前記半導体デバイスチップを非破壊的に検査する方
法であって、 前記レーザビームの照射により前記半導体デバイスチッ
プ中に熱起電力電流が生じて誘起される磁場の強度を検
出し、 検出した磁場の強度により前記半導体デバイスチップの
欠陥の有無を検査することを特徴とする非破壊検査方
法。28. A method of non-destructively inspecting a semiconductor device chip by generating a laser beam, generating a laser beam from the laser beam and irradiating the semiconductor device chip with the laser beam, A non-destructive inspection method, comprising detecting the intensity of a magnetic field induced by the generation of a thermoelectromotive current in the semiconductor device chip, and inspecting the semiconductor device chip for a defect based on the detected intensity of the magnetic field.
ザビームの前記半導体デバイスチップ上の照射位置を変
化させることを特徴とする請求項28記載の非破壊検査
方法。29. The nondestructive inspection method according to claim 28, wherein the laser beam is scanned to change an irradiation position of the laser beam on the semiconductor device chip.
と前記磁場が検出される検出点の相対的な位置が固定さ
れた状態で前記半導体デバイスチップを前記照射点と前
記検出点に対して移動させることによって前記レーザビ
ームの前記半導体デバイスチップ上の照射位置を変化さ
せることを特徴とする請求項28記載の非破壊検査方
法。30. The semiconductor device chip is moved with respect to the irradiation point and the detection point in a state where the relative position between the irradiation point where the laser beam is irradiated and the detection point where the magnetic field is detected is fixed. 29. The nondestructive inspection method according to claim 28, wherein the irradiation position of the laser beam on the semiconductor device chip is changed by causing the irradiation.
置関係は、前記検出点で検出される磁気が最も大きな値
となるように設定されることを特徴とする請求項30記
載の非破壊検査方法。31. The method according to claim 30, wherein the relative positional relationship between the irradiation point and the detection point is set such that the magnetism detected at the detection point has the largest value. Destructive inspection method.
化させつつ検出した前記磁場強度を輝度に変換し、前記
レーザビームの前記照射位置に対応する像表示面上の位
置における輝度を前記輝度に設定して走査磁場像を表示
することを特徴とする請求項29、30または31記載
の非破壊検査方法。32. Convert the detected magnetic field intensity while changing the irradiation position of the laser beam into luminance, and set the luminance at a position on the image display surface corresponding to the irradiation position of the laser beam to the luminance. 32. The nondestructive inspection method according to claim 29, wherein the scanning magnetic field image is displayed.
ザ顕微鏡像を取得し、 前記走査磁場像と前記走査レーザ顕微鏡像とを合成して
表示することを特徴とする請求項32記載の非破壊検査
方法。33. The nondestructive inspection method according to claim 32, wherein a scanning laser microscope image of the semiconductor device chip is acquired, and the scanning magnetic field image and the scanning laser microscope image are combined and displayed.
前記半導体デバイスチップのうちの特定の前記半導体デ
バイスチップにのみ前記レーザビームを照射し、かつ前
記特定の半導体デバイスチップの検査領域全体に前記レ
ーザビームを一度に照射することを特徴とする請求項2
8記載の非破壊検査方法。34. The laser beam is irradiated only to a specific one of the plurality of semiconductor device chips arranged close to each other on a wafer, and the entire inspection area of the specific semiconductor device chip is irradiated. 3. The method according to claim 2, wherein the laser beam is irradiated at a time.
8. The nondestructive inspection method according to 8.
コン基板を透過し、かつ光励起電流を生じない波長であ
ることを特徴とする請求項28乃至34に何れか1項記
載の非破壊検査方法。35. The nondestructive inspection method according to claim 28, wherein the wavelength of the laser beam is a wavelength that passes through a silicon substrate and does not generate a photoexcitation current. .
0nmより長いことを特徴とする請求項28乃至35に
何れか1項記載の非破壊検査方法。36. The laser beam having a light wavelength of 120.
The nondestructive inspection method according to any one of claims 28 to 35, wherein the length is longer than 0 nm.
00nmであることを特徴とする請求項28乃至35に
何れか1項記載の非破壊検査方法。37. The light wavelength of the laser beam is about 13
The non-destructive inspection method according to any one of claims 28 to 35, wherein the thickness is 00 nm.
前記レーザビームを照射し、前記半導体デバイスチップ
の表面側において前記磁場強度を検出することを特徴と
する請求項35、36または37記載の非破壊検査方
法。38. The non-destructive method according to claim 35, wherein the laser beam is applied to the back side of the semiconductor device chip, and the magnetic field intensity is detected at the front side of the semiconductor device chip. Inspection methods.
所に一端が電気的に接続された電流回路を1つまたは複
数設け、前記電流回路に電流が流れて発生する磁場の強
度を検出することを特徴とする請求項28乃至38に何
れか1項記載の非破壊検査方法。39. One or more current circuits each having one end electrically connected to a predetermined location on the semiconductor device chip, and detecting a strength of a magnetic field generated by a current flowing through the current circuit. The nondestructive inspection method according to any one of claims 28 to 38.
互に近接するように配設され、前記特定の箇所の近傍に
発生する磁場の強度を検出することを特徴とする請求項
39記載の非破壊検査方法。40. The apparatus according to claim 39, wherein the plurality of current circuits are arranged so that specific locations are close to each other, and detect the intensity of a magnetic field generated near the specific location. Non-destructive inspection method.
所に一端が電気的に接続され、他端が前記半導体デバイ
スチップ上の前記所定箇所とは異なる箇所に電気的に接
続された電流回路を1つまたは複数設け、前記電流回路
に電流が流れて発生する磁場の強度を検出することを特
徴とする請求項28乃至38に何れか1項記載の非破壊
検査方法。41. One current circuit having one end electrically connected to a predetermined location on the semiconductor device chip and the other end electrically connected to a location different from the predetermined location on the semiconductor device chip. 39. The non-destructive inspection method according to claim 28, wherein a plurality of the detection circuits are provided, and the intensity of a magnetic field generated by a current flowing through the current circuit is detected.
し、前記共通接続点の近傍に発生する磁場の強度を検出
することを特徴とする請求項41記載の非破壊検査方
法。42. The non-destructive inspection method according to claim 41, wherein the plurality of current circuits have a common connection point, and detect the intensity of a magnetic field generated near the common connection point.
あることを特徴とする請求項39または41記載の非破
壊検査方法。43. The nondestructive inspection method according to claim 39, wherein the predetermined portion is a bonding pad.
露出しているボンディングパッドまたは電極の全てに電
気的に接続して前記ボンディングパッドまたは前記電極
の全てを同電位にする導電性薄膜を前記半導体デバイス
チップの表面側に設け、前記磁場検出手段を前記半導体
デバイスチップの近傍に配置したことを特徴とする請求
項28乃至37に何れか1項記載の非破壊検査方法。44. A conductive thin film electrically connected to all of the bonding pads or electrodes exposed on the front side of the semiconductor device chip to make all of the bonding pads or the electrodes the same potential. The non-destructive inspection method according to any one of claims 28 to 37, wherein the non-destructive inspection method is provided on a surface side of a chip, and the magnetic field detecting means is arranged near the semiconductor device chip.
導体デバイスチップの裏面側に前記レーザビームを照射
するように構成され、前記磁場検出手段は、前記半導体
デバイスチップの表面側に配置されていることを特徴と
する請求項44記載の非破壊検査方法。45. The laser beam generating means is configured to irradiate the laser beam to the back side of the semiconductor device chip, and the magnetic field detecting means is arranged on the front side of the semiconductor device chip. The nondestructive inspection method according to claim 44, wherein:
を透過するように構成され、前記レーザビーム生成手段
は、前記導電性薄膜を介して前記半導体チップの表面側
に前記レーザビームを照射するように構成され、前記磁
場検出手段は、前記半導体デバイスチップの裏面側に配
置されていることを特徴とする請求項44記載の非破壊
検査方法。46. The conductive thin film is configured to transmit the laser beam, and the laser beam generating means irradiates the surface of the semiconductor chip with the laser beam via the conductive thin film. The non-destructive inspection method according to claim 44, wherein the magnetic field detecting means is arranged on a back side of the semiconductor device chip.
となる検査対象配線と導通する配線用導電膜を前記半導
体デバイスチップの表面側の全面に形成し、前記磁場検
出手段を前記半導体デバイスチップの近傍に配置したこ
とを特徴とする請求項28乃至37に何れか1項記載の
非破壊検査方法。47. A wiring conductive film that is electrically connected to a wiring to be inspected as an inspection target of the semiconductor device chip is formed on the entire front surface side of the semiconductor device chip, and the magnetic field detecting means is provided near the semiconductor device chip. The non-destructive inspection method according to any one of claims 28 to 37, wherein the non-destructive inspection method is arranged.
の間には絶縁層が形成されており、前記配線用導電膜と
前記検査対象配線の導通は、前記絶縁層を貫通して設け
られたビアが前記配線用導電膜と前記検査対象配線を接
続することで行なわれるように構成されていることを特
徴とする請求項47記載の非破壊検査方法。48. An insulating layer is formed between the conductive film for wiring and the wiring under test, and conduction between the conductive film for wiring and the wiring under test is provided through the insulating layer. 48. The non-destructive inspection method according to claim 47, wherein the via is formed by connecting the conductive film for wiring and the wiring to be inspected.
導体デバイスチップの裏面側に前記レーザビームを照射
するように構成され、前記磁場検出手段は、前記半導体
デバイスチップの表面側に配置されていることを特徴と
する請求項47または48記載の非破壊検査方法。49. The laser beam generating means is configured to irradiate the laser beam to the back side of the semiconductor device chip, and the magnetic field detecting means is arranged on the front side of the semiconductor device chip. The nondestructive inspection method according to claim 47 or 48, wherein:
に形成されたパターン以外の部分が取り除かれることで
配線にされることを特徴とする請求項47、48または
49記載の非破壊検査装置。50. The non-destructive method according to claim 47, wherein the wiring conductive film is formed by removing a portion other than the pattern formed on the wiring conductive film. Inspection equipment.
ド、および多結晶シリコンの少なくとも1つから構成さ
れていることを特徴とする請求項47乃至50に何れか
1項記載の非破壊検査方法。51. The nondestructive inspection method according to claim 47, wherein the conductive film for wiring is made of at least one of a metal, silicide, and polycrystalline silicon. .
強度を検出することを特徴とする請求項28乃至51に
何れか1項記載の非破壊検査方法。52. The nondestructive inspection method according to claim 28, wherein the intensity of the magnetic field is detected by a superconducting quantum interference device.
記磁場の強度を検出し、各超伝導量子干渉素子の磁場検
出面は互いに独立した方向に向けることを特徴とする請
求項52記載の非破壊検査方法。53. The method according to claim 52, wherein the intensity of the magnetic field is detected by using three superconducting quantum interference devices, and the magnetic field detection surfaces of each superconducting quantum interference device are directed in directions independent of each other. Non-destructive inspection method.
に配列された状態にあることを特徴とする請求項28乃
至53に何れか1項記載の非破壊検査方法。54. The nondestructive inspection method according to claim 28, wherein said semiconductor device chips are arranged on a wafer.
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