半導體故障解析裝置及故障解析方法

2023-10-06 12:42:19 2

專利名稱：半導體故障解析裝置及故障解析方法
技術領域：
本發明涉及ー種使用半導體器件的發熱像進行故障解析的半導體故障解析裝置、及半導體故障解析方法。
背景技術：
先前，作為進行半導體器件的故障解析的裝置，使用一種檢測由半導體器件所產生的熱而確定其故障部位的故障解析裝置。在此種故障解析裝置中，例如對半導體器件所包含的電子電路施加偏壓電壓。然後，使用一種在紅外光的波長區域具有感光度的攝像裝置對半導體器件進行攝像以取得發熱像，解析該發熱像，由此確定半導體器件中的發熱部位(例如，參照專利文獻I 3)。
現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本專利第2758562號公報專利文獻2 日本專利特開平9-266238號公報專利文獻3 :日本專利特開平11-337511號公報

發明內容
發明所要解決的問題在上述半導體故障解析裝置中，通過紅外攝像裝置所取得的半導體器件的圖像包含由半導體器件產生的熱的發熱像、及半導體器件中的電路圖案的圖案像。該情形時，作為自上述圖像中去除圖案像並提取發熱像的方法，考慮有差分法。即，與對半導體器件施加有偏壓電壓的狀態下的發熱像+圖案像的解析圖像不同地，另外取得未施加偏壓電壓的狀態下的僅圖案像的背景圖像。然後，通過取得解析圖像與背景圖像的差分，由此可僅提取發熱像。此處，在上述方法中，解析圖像及背景圖像是通常分別按時間序列以多個為單位而取得並被用於故障解析。另ー方面，在此種故障解析裝置中，因溫度變化的影響而會產生攝像裝置相對於半導體器件的攝像位置發生變動的溫度漂移。即，在解析圖像及背景圖像按時間序列的取得過程中如果發生溫度變化，則構成故障解析裝置的各零件會根據其材質或尺寸的不同等而在不同條件下伸縮從而發生位置變動，由此導致攝像位置偏移。對於此種由溫度導致的攝像位置偏移而言，裝置本身為熱的產生源，另外也具有伴隨樣品出入的外部空氣的出入等，因此無法完全排除。而且，如果針對產生攝像位置偏移的狀態下所取得的解析圖像及背景圖像而生成與發熱像對應的差分圖像，則半導體器件中的電路圖案的邊緣部分會作為噪聲而呈現於差分圖像中(邊緣噪聲成分)。此種邊緣噪聲成分在使用發熱像進行半導體器件的故障解析方面成為問題。本發明是為了解決以上的問題而完成的，其目的在於提供ー種能抑制半導體器件的發熱解析圖像中的攝像位置偏移的影響的半導體故障解析裝置、故障解析方法、及故障解析程序。解決問題的技術手段為了達成上述目的，本發明的半導體故障解析裝置，其特徵在於，所述半導體故障解析裝置是使用半導體器件的發熱像而進行故障解析的半導體故障解析裝置，且具備(I)電壓施加単元，其對成為解析對象的半導體器件施加偏壓電壓；(2)攝像單元，其取得半導體器件的圖像；及(3)圖像處理單元，其對通過攝像單元所取得的圖像進行半導體器件的故障解析所必要的圖像處理；(4)攝像單元取得各自包含對半導體器件施加有偏壓電壓的狀態下的發熱像的多個解析圖像、及未施加偏壓電壓的狀態下的多個背景圖像，並且(5)圖像處理單元包含攝像位置算出単元，其針對多個解析圖像及多個背景圖像的各個而算出其攝像位置；圖像分類單元，其對於多個解析圖像及多個背景圖像各自的攝像位置，準備參照攝像位置的位置頻度分布而設定的區域分割単位，根據攝像位置屬於按區域分割単位所分割的N個區域(N為2以上的整數)的哪個區域，而將多個解析圖像及多個背景圖像分 類為N個圖像群；及差分圖像生成単元，其對經分類的N個圖像群個別生成用於故障解析的解析圖像與背景圖像的差分圖像。又，本發明的半導體故障解析方法，其特徵在於，所述半導體故障解析方法是使用半導體器件的發熱像而進行故障解析的半導體故障解析方法，且包括(I)電壓施加步驟，其對成為解析對象的半導體器件施加偏壓電壓；(2)攝像步驟，其取得半導體器件的圖像；及(3)圖像處理步驟，其對通過攝像步驟所取得的圖像進行半導體器件的故障解析所必要的圖像處理；(4)攝像步驟取得各自包含對半導體器件施加有偏壓電壓的狀態下的發熱像的多個解析圖像、及未施加偏壓電壓的狀態下的多個背景圖像，並且(5)圖像處理步驟包括攝像位置算出步驟，其針對多個解析圖像及多個背景圖像的各個而算出其攝像位置；圖像分類步驟，其對於多個解析圖像及多個背景圖像各自的攝像位置，準備參照攝像位置的位置頻度分布而設定的區域分割単位，根據攝像位置屬於按區域分割単位所分割的N個區域(N為2以上的整數)的哪個區域，將多個解析圖像及多個背景圖像分類為N個圖像群；及差分圖像生成步驟，其對經分類的N個圖像群個別生成用於故障解析的解析圖像與背景圖像的差分圖像。又，本發明的半導體故障解析程序，其特徵在於，所述半導體故障解析程序是適用於半導體故障解析裝置、且(C)使計算機對通過攝像單元所取得的圖像執行半導體器件的故障解析所必要的圖像處理的程序，其中，上述半導體故障解析裝置具備(a)對成為解析對象的半導體器件施加偏壓電壓的電壓施加単元，及取得半導體器件的圖像的攝像單元，而使用半導體器件的發熱像進行故障解析，並且(b)攝像單元取得各自包含對半導體器件施加有偏壓電壓的狀態下的發熱像的多個解析圖像、及未施加偏壓電壓的狀態下的多個背景圖像；該程序使計算機執行如下處理(d)攝像位置算出處理，其針對多個解析圖像及多個背景圖像的各個而算出其攝像位置；(e)圖像分類處理，其對於多個解析圖像及多個背景圖像各自的攝像位置，準備參照攝像位置的位置頻度分布而設定的區域分割単位，根據攝像位置屬於按區域分割単位所分割的N個區域(N為2以上的整數)的哪個區域，而將多個解析圖像及多個背景圖像分類為N個圖像群；及(f)差分圖像生成處理，其對經分類的N個圖像群個別生成用於故障解析的解析圖像與背景圖像的差分圖像。在上述的半導體故障解析裝置、方法、及程序中，分別按時間序列以多個為單位取得以下圖像對半導體器件施加有偏壓電壓的狀態下的發熱像+圖案像的解析圖像；及未施加偏壓電壓的狀態下的僅圖案像的背景圖像。然後，針對這些解析圖像及背景圖像的各個而算出攝像位置，並且對於攝像位置的變動而準備區域分割単位，使用按區域分割単位所分割的N個區域而將解析圖像及背景圖像分類為N個圖像群，從而生成提取出發熱像的差分圖像。在上述構成中，根據攝像位置偏移的位置偏移量，將多個解析圖像及多個背景圖像分類為N個圖像群，並針對分類後的每ー個圖像群而生成差分圖像。根據此種構成，通過適當設定區域分割単位，可降低攝像位置偏移的影響，從而能抑制半導體器件的故障解析所使用的差分圖像中因攝像位置偏移而導致的邊緣噪聲成分等的噪聲的產生。再者，關於針對N個圖像群的每ー個圖像群所進行的解析圖像與背景圖像的差分圖像的生成，也可以構成為根據半導體器件的故障解析的具體方法等，針對N個圖像群的各個而生成差分圖像，從而取得N個差分圖像。或者也可以構成為針對N個圖像群的至少I個而生成差分圖像。
發明效果根據本發明的半導體故障解析裝置、方法、及程序，對於解析對象的半導體器件，以多個為單位而取得施加有偏壓電壓的狀態下的解析圖像、及未施加偏壓電壓的狀態下的背景圖像，針對解析圖像及背景圖像的各個而算出攝像位置，並且對於攝像位置的變動而準備區域分割単位，使用按區域分割単位所分割的N個區域而將解析圖像及背景圖像分類為N個圖像群，生成與發熱像對應的差分圖像，由此能抑制半導體器件的發熱解析圖像中的攝像位置偏移的影響。


圖I是表示半導體故障解析裝置的一個實施方式的構成的方塊圖；圖2是模式性表示圖I所示的半導體故障解析裝置中執行的故障解析方法的圖；圖3是模式性表示圖I所示的半導體故障解析裝置中執行的故障解析方法的圖；圖4是表示解析圖像與背景圖像的差分圖像的生成方法的圖；圖5是表示攝像位置的位置頻度分布及區域分割単位的圖；圖6是表示由攝像位置的變動所得的位置頻度分布的導出方法的圖；圖7是表示參照位置頻度分布的區域分割単位的設定方法的圖；圖8是表示顯示裝置所顯示的操作畫面的ー個例子的圖；圖9是表示半導體器件的通常的圖案圖像的圖；圖10是表示解析圖像與背景圖像的差分圖像的例子的圖；圖11是表示解析圖像與背景圖像的差分圖像的例子的圖；及圖12是表示解析圖像與背景圖像的差分圖像的例子的圖。符號說明IA 半導體故障解析裝置 S 半導體器件 10 試樣平臺 12 平臺驅動部 14 電壓施加部 16 導光光學系統 18 攝像裝置
20控制部
21攝像控制部
22平臺控制部
23同步控制部
30圖像處理部
31圖像記憶部
32攝像位置算出部
33圖像分類部
34差分圖像生成部
36輸入裝置
37顯示裝置
具體實施例方式以下，連同附圖對本發明的半導體故障解析裝置、故障解析方法、及故障解析程序的優選實施方式進行詳細說明。再者，在附圖的說明中，對於相同要素標註有相同符號，省略重複的說明。又，附圖的尺寸比率未必與所說明的尺寸比率相一致。圖I是概略表示本發明的半導體故障解析裝置的一個實施方式的構成的方塊圖。該裝置IA是使用半導體器件S的發熱像而進行故障解析的故障解析裝置。圖I所示的半導體故障解析裝置IA具備試樣平臺10、電壓施加部14、攝像裝置18、控制部20、及圖像處理部30而構成。成為解析對象的半導體器件S被載置於使用了在X軸方向、Y軸方向(水平方向)、及Z軸方向(垂直方向)上分別可驅動的XYZ平臺的試樣平臺10上。該平臺10通過平臺驅動部12而在X、Y、Z方向上可驅動地構成，由此，進行對於半導體器件S的攝像的焦點對準、攝像位置的位置對準等。在平臺10的上方，設置有取得半導體器件S的2維圖像的攝像単元，即攝像裝置18。作為攝像裝置18，為了取得半導體器件S的發熱像的圖像，優選使用ー種在規定的波長區域內具有感光度的攝像裝置，例如在紅外光的波長區域內具有感光度的紅外攝像裝置。在平臺10與攝像裝置18之間的光軸上，設置有將半導體器件10的像引導至攝像裝置18的導光光學系統16。又，對於平臺10上的半導體器件S而設置有電壓施加部14。電壓施加部14是在進行發熱像的故障解析時對半導體器件S的電子電路施加必要的偏壓電壓的電壓施加單兀，其包含電壓施加用的電源而構成。再者，對於導光光學系統16，若有必要也設置XYZ平臺等的驅動單元。在此種構成中，攝像裝置18分別以多個為單位而按時間序列取得通過電壓施加部14對半導體器件S施加有偏壓電壓的狀態下的解析圖像、及未施加偏壓電壓的狀態下的背景圖像。電壓施加狀態下所取得的解析圖像是包含半導體器件S的發熱像、及半導體器件S中的電路圖案的圖案像的圖像。另ー方面，電壓未施加狀態下所取得的背景圖像是包含半導體器件S的僅圖案像的圖像。在圖I所示的故障解析裝置IA中，對於該等平臺10、平臺驅動部12、電壓施加部14、導光光學系統16、及攝像裝置18，設置有控制這些動作的控制部20。本實施方式的控制部20含有攝像控制部21、平臺控制部22、及同步控制部23而構成。
攝像控制部21是通過控制電壓施加部14的偏壓電壓的施加動作、及攝像裝置18的圖像取得動作而控制半導體器件S的解析圖像及背景圖像的取得。又，平臺控制部22控制XYZ平臺10及平臺驅動部12的動作(平臺10上的半導體器件S的移動動作)。又，同步控制部23進行用以取得攝像控制部21及平臺控制部22、與對攝像裝置18所設置的圖像處理部30之間必要的同步的控制。圖像處理部30是對通過攝像裝置18所取得的圖像進行半導體器件S的故障解析所必要的圖像處理的圖像處理單元。本實施方式的圖像處理部30含有圖像記憶部31、攝像位置算出部32、圖像分類部33、及差分圖像生成部34而構成。由攝像裝置18所取得的半導體器件S的圖像被輸入至圖像處理部30，並視需要而記憶、儲存於圖像記憶部31。攝像位置算出部32針對由攝像裝置18所取得的半導體器件S的多個解析圖像及多個背景圖像的各個，算出其水平面內(XY面內)的攝像位置。此處，在故障解析裝置IA的圖像取得中，因溫度變化的影響而導致相對於半導體器件S的攝像位置發生變動(溫度漂移)。又，因裝置IA的振動等也會導致攝像位置發生變動。攝像位置算出部32針對每一個圖像而求出上述變動的攝像位置，並評價該位置偏移量。此處，此種攝像位置的變動水平通常是比攝像裝置18的像素尺寸小的水平。圖像分類部33對於多個解析圖像及多個背景圖像各自的攝像位置，準備由參照其位置頻度分布而設定的區域分割単位。然後，將攝像位置的分布按區域分割單位而分割成N個區域(N為2以上的整數)，根據攝像位置屬於已分割的N個區域中的哪個區域，將解析圖像及背景圖像分類為N個圖像群。此處，如上所述在攝像位置的變動小於像素尺寸的情形時，將圖像分類所使用的區域分割単位設定為小於像素尺寸，圖像的分群以小於像素尺寸的位置精度進行。差分圖像生成部34針對由圖像分類部33所分類的N個圖像群而個別生成用於故障解析的解析圖像與背景圖像的差分圖像。此處，解析圖像是如上所述包含發熱像與圖案像的圖像，背景圖像是僅包含圖案像的圖像。因此，取得這些的差分的差分圖像成為僅提取故障解析所必要的發熱像的圖像。然後，通過特定該差分圖像中的發熱部位而進行半導體器件的故障解析。上述圖像處理部30例如使用計算機而構成。又，針對該圖像處理部30連接有輸入裝置36及顯示裝置37。輸入裝置36例如由鍵盤或滑鼠等構成，其用於本裝置IA的圖像取得動作、故障解析動作的執行所必要的信息、指示的輸入等。又，顯示裝置37例如由CRT (Cathode Ray Tube，陰極射線管)顯示器或液晶顯示器等構成，其用於本裝置IA的圖像取得及故障解析所相關的必要的信息的顯示等。再者，針對於該圖像處理部30，也可以作為與控制部20 —起通過單ー的控制裝置(例如単一的計算機)而實現的構成。又，對於連接於圖像處理部30的輸入裝置36及顯示裝置37，也同樣地可以為如下構成作為不僅對圖像處理部30而且對控制部20的輸入、顯示裝置而發揮功能。參照圖2及圖3，針對圖像處理部30中所執行的將解析圖像及背景圖像分類為N個圖像群、及生成差分圖像進行概略說明。此處，圖2、圖3是模式性表示圖I所示的半導體故障解析裝置IA中所執行的故障解析方法的圖。此處，為簡單起見，在按時間序列取得多個解析圖像(發熱像+圖案像)及多個背景圖像(僅圖案像)時(電壓施加步驟、攝像步驟)，考慮因溫度漂移或裝置的振動等的影響而導致攝像裝置18的對半導體器件S的攝像 位置按時間序列而變動為PI、P2的2個位置的情形，對該情形時所執行的圖像處理進行說明(圖像處理步驟)。求出各圖像的攝像位置的結果(攝像位置算出步驟)，對於關於攝像位置的變動所得的位置頻度分布，如圖2(a)所示，圖像分類部33設定成為分類後的各圖像群中的攝像位置的變動的容許範圍的區域分割単位ΛΡ。然後，按該區域分割単位ΛΡ，將攝像位置的分布區域分割成多個區域，在本例子中分割成第I區域Rl及第2區域R2的2個區域。此時，在圖2(a)的例子中攝像位置Pl屬於區域R1，攝像位置P2屬於區域R2。由此，如圖2(b)、(c)所示，將屬於區域Rl的位置Pl為攝像位置的圖像分類為圖像群1，又，將屬於區域R2的位置P2為攝像位置的圖像分類為圖像群2 (圖像分類步驟)。在圖2所示的例子中，按時間序列所取得的解析圖像Al A6、背景圖像BI B6中，將解析圖像Al、A2、A4及背景圖像BI、B3、B5分類為圖像群I。又，將解析圖像A3、A5、A6及背景圖像B2、B4、B6分類為圖像群2。如果將解析圖像及背景圖像分類為圖像群，如圖3所示，差分圖像生成部34針對每ー個圖像群而生成差分圖像(差分圖像生成步驟)。首先，如圖3(a)、(b)所示，通過分類為圖像群I的解析圖像Al、A2、A4的平均而生成平均解析圖像A7，又，通過背景圖像BI、B3、B5的平均而生成平均背景圖像B7。同樣地，通過分類為圖像群2的解析圖像A3、A5、A6的平均而生成平均解析圖像AS，又，通過背景圖像B2、B4、B6的平均而生成平均背景圖像B8。然後，如圖3(c)所示，針對圖像群1，取解析圖像A7與背景圖像B7的差分而生成第I差分圖像C7(=A7-B7)。同樣地，針對圖像群2，取解析圖像AS與背景圖像B8的差分而生成第2差分圖像C8(=A8-B8)。這些圖像群每個的差分圖像C7、CS，或者對差分圖像C7、CS進行加法運算、平均、選擇等處理所得的差分圖像，實質上僅包含發熱像而成為用於故障解析的發熱解析圖像。與圖I所示的故障解析裝置IA的圖像處理部30中所執行的故障解析方法相對應的處理，可通過用以使計算機執行對通過攝像裝置18所取得的圖像進行半導體器件S的故障解析所必要的圖像處理的半導體故障解析程序而實現。例如，圖像處理部30可通過使圖像處理所必要的各軟體程序動作的CPU (Central Processing Unit,中央處理單元)、記憶有上述軟體程序等的ROM (Read Only Memory，只讀存儲器)、及在程序執行過程中暫時記憶數據的RAM(RandomAccess Memory,隨機存取內存)而構成。在此種構成中，由CPU執行特定的故障解析程序，由此可實現上述的圖像處理部30及故障解析裝置1A。又，用以通過CPU使故障解析的圖像處理執行的上述程序是可記錄於計算機可讀取記錄媒質中來發布。此種記錄媒質中，包含例如硬碟及軟盤等的磁媒質、CD-ROM (CompactDisk Read Only Memory,緊密光碟-只讀存儲器)及 DVD-ROM (Digital Video Disc-ReadOnly Memory,數字多功能光碟-只讀存儲器)等的光學媒質、軟磁光碟(floptical disk)等的磁光學媒質、或者以執行或儲存程序指令的方式特別配置的例如RAM、R0M、及半導體非揮發性內存等的硬體器件等。對本實施方式的半導體故障解析裝置1A、半導體故障解析方法、及半導體故障解析程序的效果進行說明。在圖I 圖3所示的半導體故障解析裝置1A、故障解析方法、及故障解析程序中， 分別按時間序列以多個為單位，取得對半導體器件S通過電壓施加部14而施加有偏壓電壓 的狀態下的包含發熱像+圖案像的解析圖像、及未施加偏壓電壓的狀態下的僅包含圖案像的背景圖像。然後，針對這些解析圖像及背景圖像的各個，在攝像位置算出部32中算出攝像位置，並且在圖像分類部33中，針對攝像位置的變動準備區域分割単位，使用按區域分割単位所分割的N個區域將解析圖像及背景圖像分類為N個圖像群，生成提取發熱像的差分圖像。在上述構成中，如圖2及圖3所示，根據攝像位置偏移的位置偏移量，將多個解析圖像及多個背景圖像分類為N個圖像群，並針對分類後的每ー個圖像群而生成差分圖像。根據此種構成，通過在圖像分類部33中適當設定區域分割單位而可降低因溫度漂移或裝置的振動等所導致的攝像位置偏移的影響，從而能抑制半導體器件S的故障解析所使用的差分圖像中的因攝像位置偏移而導致的邊緣噪聲成分等的噪聲的產生。參照圖4，對解析圖像與背景圖像的差分圖像中所產生的邊緣噪聲成分、及其抑制進行說明。圖4(a)表示現有的故障解析方法的差分圖像的生成方法。又，圖4(b)表示上述實施方式的故障解析方法的差分圖像的生成方法。又，在圖4中，標註符號D的矩形圖案是表示由攝像裝置18取得的2維圖像中的I像素(像素尺寸)，又，標註符號E的直線是表示半導體器件S中的電路圖案的邊緣部分。在圖4(a)所示的例子中，取得作為偏壓電壓施加時的解析圖像的圖像A1、A2，又，取得作為偏壓電壓未施加時的背景圖像的圖像B 1、B2。在這些圖像中，取得圖案邊緣E的像作為根據像素D的像素尺寸而決定的解析度下的濃淡圖案。又，在解析圖像Al與A2、背景圖像BI與B2中，因攝像位置偏移而導致相對於像素結構的圖案邊緣E的位置發生變動，其結果為，各圖像中獲得的像素的濃淡圖案變得不同。對上述圖像數據求出作為圖像Al、A2的平均的解析圖像A0，並求出作為圖像BI、B2的平均的背景圖像B0，針對這些進行減法運算處理Α0-Β0以生成差分圖像CO。此時，解析圖像AO中雖不包含發熱部位，但由於解析圖像AO與背景圖像BO之間的攝像位置偏移的影響而導致圖案邊緣E的噪聲圖像的生成。根據圖4(a)可理解，此種邊緣噪聲成分即便攝像位置偏移小於像素尺寸，也會通過像素的對比度圖案偏移而產生噪聲。相對於此，在圖4(b)所示的例子中，針對解析圖像A1、A2及背景圖像B1、B2，根據攝像位置而分類為圖像群之後，生成差分圖像。例如，在圖4(b)中，解析圖像A2與背景圖像BI的攝像位置為大致相同，在圖像的分群中被分類為相同的圖像群。因此，使這些圖像A2、BI在其圖像群中的解析圖像為A0=A2，背景圖像為BO=Bl,針對這些進行減法運算處理Α0-Β0，由此可獲得去除圖案邊緣E的噪聲後的差分圖像CO。又，針對解析圖像Al、背景圖像B2，也可在其它圖像群中進行相同的圖像處理。此處，在圖2及圖3所示的例子中，如上所述假定攝像位置在P1、P2的2個位置發生離散變動，但實際上，攝像位置以連續的位置頻度分布而變動。具體而言，如果可獲得充分張數的圖像，則因裝置的振動而導致的攝像位置偏移會產生為正態分布狀。又，因該振動而導致的攝像位置偏移的標準偏差σ通常例如為攝像裝置18的像素尺寸的1/10以下的水平。又，關於因溫度漂移而導致的攝像位置偏移，一般而言，在電壓施加部14的電源接通(ON)時較大，在電源斷開(OFF)時變小。因此，電壓施加狀態下取得的解析圖像、與電壓未施加狀態下取得的背景圖像中，位置偏移量不一致，正態分布狀的位置頻度分布的中心位置在兩者中成為不同的狀態。
圖5是表示攝像位置的位置頻度分布及區域分割単位的圖。在該圖5中，圖5 (a)、(b)、(c)表示將區域分割單位設定為大的分割単位ΛΡ1的情形時的將解析圖像及背景圖像分類為圖像群的例子。又，圖5(d)、(e)、(f)表示將區域分割単位設定為小的分割単位ΛΡ2的情形時的將解析圖像及背景圖像分類為圖像群的例子。又，在這些圖中，圖5(a)、(d)表示分類前的解析圖像的攝像位置的位置頻度分布(圖像數分布)50、及背景圖像的攝像位置的位置頻度分布55。這些位置頻度分布50、55成為中心偏移的正態分布狀的頻度分布。相對於此，圖5(b)表示按分割単位Λ Pl進行分類後的解析圖像的位置頻度分布(每ー個圖像群的圖像數分布)51，圖5(c)表示相同分類後的背景圖像的位置頻度分布56。又，圖5(e)表示按分割単位ΛΡ2進行分類後的解析圖像的位置頻度分布52，圖5 (f)表示相同分類後的背景圖像的位置頻度分布57。在區域分割単位ΛΡ的設定中，如下所述，優選為考慮與各圖像群中的圖像數對應的統計的平均效果、及區域分割中的位置再現性等而適當設定。再者，關於針對已分類的N個圖像群的每ー個圖像群所進行的解析圖像與背景圖像的差分圖像的生成，也可以為如下構成根據故障解析的具體方法等，針對N個圖像群的各個而個別生成差分圖像，從而全體地取得N個差分圖像。或者也可以為如下構成針對N個圖像群中的進行故障解析所必要的至少I個圖像群而生成差分圖像。又，關於最終的用於半導體器件S的故障解析的差分圖像的生成，可使用如下構成例如，對針對N個圖像群的各個所求得的N個差分圖像而進行基於屬於各個圖像群的圖像數的加權，以此生成用於故障解析的差分圖像。又，作為該情形時的具體的加權方法，例如可使用對各差分圖像加權並進行加法運算的方法、對各差分圖像加權並取得加法運算平均的方法等。或者，關於差分圖像的生成，可使用如下構成對於針對N個圖像群的各個所求得的N個差分圖像，根據屬於各個圖像群的圖像數，選擇用於故障解析的差分圖像。作為該情形時的具體的選擇方法，例如可使用選擇N個圖像群中的圖像數最多的圖像群的差分圖像的方法。或者也可使用選擇圖像數多的2個以上的圖像群的差分圖像，由這些差分圖像進行加法運算、平均等來算出最終的差分圖像的方法。根據對這些差分圖像進行加權、圖像的選擇等而構成，可適當導出最終的用於半導體器件S的故障解析的差分圖像。又，在差分圖像生成部34中進行的差分圖像的生成中，也可以使用能夠切換2個以上的解析模式的構成。作為此種構成，可舉出例如能夠切換第I解析模式與第2解析模式的構成，上述第I解析模式是對針對N個圖像群各自的N個差分圖像而進行基於屬於各個圖像群的圖像數的加權，以此生成用於故障解析的差分圖像，上述第2解析模式是對針對N個圖像群各自的N個差分圖像而根據屬於各個圖像群的圖像數而選擇用於故障解析的差分圖像。如此，根據差分圖像生成部34中的能夠切換解析模式的構成，通過自動或操作者手動地選擇解析模式也可以適當導出實際上用於半導體器件S的故障解析的提取發熱像的差分圖像。該情形時，具體而言，優選為如下構成在顯示裝置37中顯示解析模式選擇畫面，操作者參照其顯示內容並經由輸入裝置36而選擇解析模式。或者也可以為如下構成差分圖像生成部34參照實際的圖像的位置頻度分布等而自動地設定或切換解析模式。 在圖I所示的故障解析裝置IA中，作為取得半導體器件S的圖像的攝像裝置18，具體而言，可使用例如在紅外光的波長區域(例如波長3. 7 μ m 5. 2 μ m)具有感光度的像素數為320 X 240、攝像尺寸為9. 6mmX 7. 2mm、圖框率為140Hz的紅外InSb (銻化銦)相機。又，在使用有此種紅外相機的構成中，在光學系統16中使用O. 8倍物鏡的情形時，全體視場尺寸概算為X=I 1923 μ m,Y=8931 μ m，每I像素的尺寸為37 μ m。又，在使用4倍物鏡的情形時，視場尺寸為Χ=2379 μ m, Υ=1788 μ m,像素尺寸為7. 4 μ m。又，在使用15倍物鏡的情形時，視場尺寸為Χ=629 μ m, Υ=474 μ m,像素尺寸為2 μ m。又，關於電壓施加狀態下的解析圖像(接通(ON)圖像)、及電壓未施加狀態下的背景圖像(斷開(OFF)圖像)的取得圖像數，可視需要而設定，但通常進行I秒以上的圖像取得，因此例如在使用有上述圖框率為140Hz的攝像裝置的情形時，各自的圖像數成為140以上。關於該圖像數，如果圖像數較多則位置頻度分布接近於正態分布，因此需要某種程度的圖像數。考慮此點後認為，優選例如將解析圖像及背景圖像各自的圖像取得時間設定為4秒 8秒(圖像數為560 1120)左右。另ー方面，如果圖像數變多且圖像取得時間變長，則有可能使因溫度漂移而導致的攝像位置偏移變大。考慮此點後認為，優選將解析圖像及背景圖像各自的圖像取得時間設定為10秒以下。該情形時，作為圖像取得時間的設定的ー個例子，考慮在半導體器件S中的發熱較弱的情形時設定為上述的8秒左右，在發熱較強的情形時設定為4秒左右，在發熱特強且有溢出的可能性的情形時設定為I秒左右。又，關於解析圖像及背景圖像的取得動作的重複次數(接通(ON)/斷開(OFF)次數)，通常執行I次圖像取得動作，即，在電壓施加狀態下以規定時間取得多個解析圖像，繼而在電壓未施加狀態下以規定時間取得多個背景圖像，但考慮發熱的強度或取得圖像數等，如果有必要也可以為重複2次以上而執行圖像取得動作的構成。又，在此種構成的故障解析裝置IA中，成為攝像位置的變動的原因的溫度漂移是通過例如金屬的膨脹、收縮的應變、裝置中的非対稱単元、重心平衡的不均勻等而產生。又，裝置的振動是通過例如紅外相機的斯特林循環冷卻器(Stirling Cycle Cooler)等的冷卻単元、外來的振動引起的共振、顯微鏡光學系統、光學系統平臺、試樣平臺等而產生。對故障解析裝置IA的圖像處理部30中所執行的圖像處理進行更具體地說明。最初，對於通過攝像位置算出部32對各圖像進行的攝像位置的算出進行說明。圖6是表示由攝像裝置18所取得的半導體器件S的圖像中的由攝像位置的變動所得的位置頻度分布的導出方法的圖。解析圖像及背景圖像的各圖像的攝像位置的算出可利用通常的圖像識別技術進行。作為具體的算出方法，例如有使用由光流(optical flow)識別的圖像的平均值的方法、相位相關法、模板匹配的方法等。
對使用光流的攝像位置的算出方法的一個例子進行說明。光流本身也有各種方式，可使用例如Lucas-Kanade算法的方式。首先,如圖6(a)的圖像65中模式性所示,針對第I張圖像通過Harris算子而識別其特徵點(角點)66。關於特徵點66的點數，例如對由攝像裝置18所取得的解析度為320X240的圖像提取200點的特徵點。又，使所提取的特徵點得以亞像素化。其次，針對第2張圖像同樣地通過Harris算子而識別其特徵點67，並使所提取的特徵點得以亞像素化。然後，如圖6(a)中箭頭所示，在第I張與第2張的圖像間，測量特徵點66、67間的距離(圖像間的位置偏移量)。此處，求出200點的特徵點各自的特徵點間的距離，但在存在著無法取得對應的點的情形時，所獲得的距離數據會變得少於200點。然後，求出這些特徵點間的距離數據的平均值，由此算出以第I張圖像的攝像位置作為基準位置O時的第2張圖像的攝像位置。對多個解析圖像及背景圖像的各個進行上述處理，由此如圖6(b)的圖所示，求出各圖像的攝像位置、及各攝像位置的位置頻度分布60。再者，關於成為特徵點的角點檢測的算法，具體而言，除上述的Harris以外，也可以使用例如Moravec、SUSAN等其它方法。圖6(b)所示的位置頻度分布60與圖5同樣地成為相對於中心位置61的正態分布狀的頻度分布。關於相對於此種位置頻度分布的區域分割単位的設定、及取決於該設定的圖像的分群，優選為在圖像分類部33中，求出解析圖像及背景圖像各自的攝像位置的位置頻度分布，並且根據解析圖像的位置頻度分布下的平均位置μ I及分布寬度wi、及背景圖像的位置頻度分布下的平均位置μ 2及分布寬度《2來設定區域分割単位Λ P。根據此種構成，可根據攝像位置偏移的實際發生狀況而適當設定區域分割単位，以將解析圖像及背景圖像適當分類為N個圖像群。再者，關於位置頻度分布的分布寬度W，可使用標準偏差σ、半頻寬等的值。對用以進行圖像分類的區域分割単位Λ P的設定進行具體說明。在區域分割単位的設定中，(I)為了提高平均效果的S/N比，優選為各圖像群的圖像數較多，因此需使分割単位ΛΡ變寬。另ー方面，(2)考慮提高邊緣噪聲成分的去除效果，優選為區域分割中的位置再現性較高，因此需使分割単位Λ P變窄。因此，關於區域分割単位Λ P，優選為考慮條件
(I)、(2)的平衡而進行設定。又，例如於進行基於各圖像群中的圖像數的加權而求出最終的用於故障解析的差分圖像的情形時，在圖6(b)所示的正態分布狀的位置頻度分布60中，包含中心的平均位置61的圖像群對最終的差分圖像最有影響。考慮此點後，認為適當設定用於包含該平均位置61的圖像群的分割範圍最為重要。
自正態分布的特性而言，如果將標準偏差σ提供作為位置頻度分布60的分布寬度W，則在從平均位置μ (圖6(b)中的位置61)起的位置偏移為±1σ以內的範圍內包含有攝像位置的概率為68. 3%，在±1. 5 σ以內的範圍內包含攝像位置的概率為86. 6%，在±2。以內的範圍內包含攝像位置的概率為95.4%。實際上，所取得的圖像數有限，而且因噪聲而會產生攝像位置的識別偏差、識別精度不足等。因此，如果將區域分割単位ΛΡ的位置範圍廣泛設定於±2。左右，則在從平均位置μ起離開±2。的位置處獲得圖像的頻度減少，且也有可能成為噪聲成分。具體而言，如果將平均位置μ處的頻度設為100%，則位置μ ±2 σ處的頻度為13. 5%。考慮這些正態分布的特性等，此處，採用位置範圍μ±1.5σ作為標準的區域分割單位ΛΡ。在圖6(b)中，左右的攝像位置62表示自平均位置61起離開±1. 5σ的位置。該情形時，如果將平均位置61(= μ)處的頻度同樣地設為100%，則位置62(= μ ±1.5(0處的頻度為32. 5%。又，在圖6(b)中，自平均位置μ起的位置偏移為±1.5σ以內的範圍63內所包含的圖像數相對於全體圖像數而為86. 6%。
圖7是表示參照解析圖像及背景圖像各自的位置頻度分布而設定區域分割単位的情形的設定方法的圖。此處，如結合圖5的以上所述，在解析圖像與背景圖像中，通常其位置頻度分布成為中心相互偏移的正態分布狀的頻度分布。該情形時，在區域分割單位ΛP的設定中，優選為一起考慮這些的2個位置頻度分布。作為此種設定方法，具體而言可使用如下方法求出解析圖像的區域単位及背景圖像的區域単位，並將這些區域単位的共通範圍(區域単位重複的範圍、區域単位的積集合)設定為區域分割単位ΛΡ。在圖7(a)所示的例子中，在解析圖像的位置頻度分布70及背景圖像的位置頻度分布75中，與其分布寬度wl、w2對應的標準偏差σ I、ο 2成為相同的值σ。又，其平均位置μ I、μ 2在位置偏移量=σ處成為不同的位置。又，在圖7(a)的圖表中，解析圖像的區域単位71表示自位置頻度分布70的平均位置μ 起±1.5σ的範圍。同樣地，背景圖像的區域単位76表示自位置頻度分布75的平均位置μ2起±1.5σ的範圍。對這些區域単位71、76，區域分割単位ΛΡ通過其共通範圍72而設定。又，此時，按區域分割単位ΛΡ所分割的區域的成為中心區域的範圍73內所包含的圖像數相對於全體圖像數而為52. 4%。在圖7(b)所示的例子中，在解析圖像的位置頻度分布80及背景圖像的位置頻度分布85中，與其分布寬度wl、w2對應的標準偏差σ I、σ 2不同，成為σ2=1.2Χσ1。又，其平均位置μ I、μ 2在位置偏移量=σ I處成為不同的位置。又，在圖7(b)的圖表中，解析圖像的區域單位81表示自位置頻度分布80的平均位置μ I起±1.5σ I的範圍。同樣地，背景圖像的區域単位86表示自位置頻度分布85的平均位置μ2起±1.5σ2的範圍。對這些區域単位81、86，區域分割単位ΛΡ通過其共通範圍82而設定。又，此時，按區域分割単位ΛΡ所分割的區域的成為中心區域的範圍83內所包含的圖像數相對於全體圖像數而為56. 9%。又，在上述的區域分割單位的設定例中，將位置範圍μ±1.5σ作為標準的區域分割単位△ P而設定，但針對相對該標準偏差σ (—般而言為分布寬度w)決定分割単位的係數I. 5,也可以作為自動或由操作者手動而可變更的調整係數a。該情形時,具體而言，可使用如下構成在圖像分類部33中，設定用以調整區域分割単位ΛΡ的調整係數α，並且求出解析圖像的區域単位μ I土 a Xwl、及背景圖像的區域単位μ 2土 a Xw2，將這些區域単位的共通範圍作為區域分割単位ΛΡ而設定。又，關於區域分割単位ΛΡ的設定方法，並不限於此種構成，也可以使用各種構成。進而，關於調整係數α的具體的數值設定，優選為根據標準偏差σ I、σ 2而求出解析圖像的位置頻度分布下的分布寬度wl、以及背景圖像的位置頻度分布下的分布寬度w2,並且將調整係數α的上述α =1. 5作為中心值,在滿足條件I < α <2的範圍內可變地設定。將相對於標準偏差σ I、σ 2的調整係數α的數值範圍按如上所述而設定，由此可相對於由攝像位置的變動所得的位置頻度分布而適當設定區域分割単位ΛΡ。又，在調整係數α的設定、變更中，優選為考慮上述的提高S/N比的條件(I)、及提高邊緣噪聲成分的去除效果的條件(2)的平衡。又，在區域分割単位ΛΡ的設定中使用調整係數α的構成中，可使用根據具體的故障解析條件等而在圖像分類部33中自動設定調整係數α的構成。或者，也可以使用根據由操作者經由輸入裝置36所輸入的係數值而手動設定調整係數α的構成。於此種手動設定的構成中，可根據攝像位置偏移的實際發生狀況、及考慮半導體器件的具體解析條件 等的操作者的判斷而適當設定區域分割単位Λ P。圖8是表示關於調整係數α的設定而顯示在顯示裝置37所顯示的操作畫面的一個例子的圖。該操作畫面40中，在其上方部分，設置有圖像顯示區域41、α值設定區域42、及重迭率設定區域43。圖像顯示區域41是在顯示對半導體器件S所取得的解析圖像、背景圖像、及差分圖像等的圖像時使用。又，也可以構成為在圖像顯示區域41中，如果有必要，除顯示本裝置IA中所取得的發熱解析圖像外，也顯示半導體器件S的通常的圖案圖像、或者包含半導體器件S的設計信息在內的布局圖像等。α值設定區域42是在設定區域分割単位ΛΡ時所使用的調整係數α的手動的設定、變更時使用。圖8所示的例子中，在設定區域42內，設置有將I. 5作為標準值而在Ι.Ο^α <2. O的範圍內用以設定調整係數α的值的設定鈕。又，重迭率設定區域43是在圖像顯示區域41中對發熱解析圖像重迭顯示通常的圖案圖像及布局圖像時所使用的重迭率的設定、變更時使用。圖8所示的例子中，在設定區域43內，設置有用以設定圖案圖像、布局圖像的重迭率的2個設定鈕。又，在這些設定區域42、43中，也可以成為分別進行設定數值的手動輸入的構成。又，在操作畫面40的下方部分，進而設置有偏壓設定區域44、圖像取得數設定區域45、及接通/斷開(0N/0FF)次數設定區域46。偏壓設定區域44是在設定自電壓施加部14的電源向半導體器件S進行供給的偏壓電壓、偏壓電流的值時使用。又，圖像取得數設定區域45是在設定在電壓施加狀態(電源接通(ON))下所取得的解析圖像的圖像數、及電壓未施加狀態(電源斷開(OFF))下所取得的背景圖像的圖像數時使用。又，接通/斷開(0N/OFF)次數設定區域46是在設定執行幾次電源接通狀態下的多個解析圖像的取得、及電源斷開狀態下的多個背景圖像的取得的圖像取得動作時使用。對使用上述實施方式的半導體故障解析裝置IA及故障解析方法所取得的發熱解析圖像與其具體例一同進行說明。圖9是表示成為解析對象的半導體器件S的通常的圖案圖像的圖。此種圖案圖像例如是使用攝像裝置18或與攝像裝置18不同的另外設置的攝像系統而取得。此處，針對上述電路圖案的半導體器件S，通過電壓施加部14而以電壓100mV、電流20mA施加偏壓，取得其發熱像。圖10 圖12是分別表示解析圖像與背景圖像的差分圖像(發熱解析圖像)的例子的圖。再者，以下的圖10 圖12所示的圖像均表示進行過平滑處理的圖像。圖10(a)表示未根據攝像位置進行解析圖像及背景圖像的分類的現有方法中所生成的差分圖像。比較該差分圖像與圖9所示的圖案圖像後可知，現有方法的差分圖像中，通過解析圖像與背景圖像之間的攝像位置偏移的影響而會產生半導體器件S的圖案邊緣的邊緣噪聲成分。又，分別求出X軸方向、Y軸方向上此時的解析圖像中的平均位置μ I、標準偏差σ I、及背景圖像中的平均位置μ 2、標準偏差σ 2如下平均位置μIX=O. 025，μ IY=O. 010 ；
標準偏差σIX=O. 040，σ IY=O. 029 ；平均位置μ2Χ=0· 026，μ 2Υ=0· 021 ；標準偏差σ2Χ=0· 025，σ 2Υ=0· 018。再者，上述的平均位置及標準偏差的各數值是使用4倍物鏡作為導光光學系統16的物鏡而取得圖像時的像素偏移量。例如，解析圖像與背景圖像之間的Y軸方向的像素偏移量為μ 2Υ-μ IY=O. 011像素,但如果將其作為位置偏移量,則相當於約O. 08 μ m。圖10(b)表示通過將解析圖像及背景圖像根據攝像位置進行分類的上述實施方式的方法所生成的差分圖像。該差分圖像是在上述具體的方法中在以下條件下而求得將調整係數設為α=1，根據I0而設定區域分割単位Λ P，並且將區域分割數設為Ν=9。如此可知，在使用將解析圖像及背景圖像分類為圖像群的方法而獲得的差分圖像中，攝像位置偏移的影響得以降低，現有方法的差分圖像中所產生的邊緣噪聲成分被去除，從而可明確地確認半導體器件S的故障解析所使用的發熱像。又，此種邊緣噪聲成分的去除效果通過改變區域分割単位ΛΡ而變化。圖11(a)表示將調整係數設為α =1. 5，並且將區域分割數設為Ν=5的條件下所求得的差分圖像。又，圖11 (b)表示將調整係數設為α =2，並且將區域分割數設為Ν=5的條件下所求得的差分圖像。在這些差分圖像中，越是加大調整係數α的值以擴大區域分割単位ΛΡ，則邊緣噪聲成分的去除效果越會減少。但是，如上所述，相反如果使區域分割単位ΛΡ變窄，則S/N比會變差，因此在區域分割単位ΛΡ的設定中，需考慮這些條件的平衡。又，關於將解析圖像及背景圖像分類後的圖像群的操作，有如下構成將N個圖像群全部用於差分圖像生成的構成；及選擇N個圖像群中圖像數較多的一部分(I個或多個)圖像群而用於差分圖像生成的構成。一般而言，為了提高平均效果的S/N比，使用全部圖像群的方法為有利。另ー方面，為了提高邊緣噪聲成分的去除效果，選擇一部分圖像群而使用的方法為有利。因此，使用這些方法中的任意方法均需考慮這些條件的平衡。在將多個解析圖像、背景圖像分類為N個圖像群的情形吋，針對圖像群所含的圖像數而言，含有平均位置μ的圖像群所含的圖像數最多，隨著自平均位置μ的離開，圖像數減少(參照圖5 圖7)。該情形吋，自平均位置離開的位置的圖像群中，因圖像數較少而容易產生位置偏離，並且取得差分時容易產生邊緣噪聲成分。因此，有時根據所取得的圖像數、s/N比、具體的攝像條件等選擇一部分而非全部圖像群進行使用的構成可取得良好的結果O
圖12(a)表示將調整係數設定為α =1.5，區域分割數設定為N=5，並且使用所有5個圖像群而求得的差分圖像。又，圖12(b)表示同樣將調整係數設定為α =1. 5，區域分割數設定為Ν=5，並且僅使用包含平均位置的I個圖像群而求得的差分圖像。這些差分圖像中，僅使用包含平均位置的圖像群的差分圖像更可提高邊緣噪聲成分的去除效果。本發明的半導體故障解析裝置、故障解析方法、及故障解析程序並非限於上述的實施方式及構成例，可進行各種變形。例如，關於用於半導體器件S的圖像取得的平臺10、電壓施加部14、導光光學系統16、及攝像裝置18等的構成，除上述構成以外，具體而言也可以使用各種構成。上述實施方式的半導體故障解析裝置是使用半導體器件的發熱像而進行故障解析的半導體故障解析裝置，其使用具備如下部分的構成，即，(I)電壓施加単元，其對成為解析對象的半導體器件施加偏壓電壓；(2)攝像單元，其取得半導體器件的圖像；及(3)圖 像處理單元，其對通過攝像單元所取得的圖像進行半導體器件的故障解析所必要的圖像處理；(4)攝像單元取得各自包含對半導體器件施加有偏壓電壓的狀態下的發熱像的多個解析圖像、及未施加偏壓電壓的狀態下的多個背景圖像，並且(5)圖像處理單元包含攝像位置算出単元，其針對多個解析圖像及多個背景圖像的各個而算出其攝像位置；圖像分類單元，其對於多個解析圖像及多個背景圖像各自的攝像位置，準備由參照攝像位置的位置頻度分布而設定的區域分割単位，根據攝像位置屬於按區域分割単位所分割的N個區域(N為2以上的整數)的哪個區域，將多個解析圖像及多個背景圖像分類為N個圖像群；及差分圖像生成単元，其對已分類的N個圖像群個別生成用於故障解析的解析圖像與背景圖像的差分圖像。又，上述實施方式的半導體故障解析方法是使用半導體器件的發熱像而進行故障解析的半導體故障解析方法，其使用有包括如下步驟的構成，即，(I)電壓施加步驟，其對成為解析對象的半導體器件施加偏壓電壓；(2)攝像步驟，其取得半導體器件的圖像 '及(3)圖像處理步驟，其對通過攝像步驟所取得的圖像進行半導體器件的故障解析所必要的圖像處理；(4)攝像步驟取得各自包含對半導體器件施加有偏壓電壓的狀態下的發熱像的多個解析圖像、及未施加偏壓電壓的狀態下的多個背景圖像，並且(5)圖像處理步驟包括攝像位置算出步驟，其針對多個解析圖像及多個背景圖像的各個而算出其攝像位置；圖像分類步驟，其對於多個解析圖像及多個背景圖像各自的攝像位置，準備由參照攝像位置的位置頻度分布而設定的區域分割単位，根據攝像位置屬於按區域分割単位所分割的N個區域(N為2以上的整數)的哪個區域，將多個解析圖像及多個背景圖像分類為N個圖像群；及差分圖像生成步驟，其對已分類的N個圖像群個別生成用於故障解析的解析圖像與背景圖像的差分圖像。此處，對於將解析圖像及背景圖像分類為N個圖像群，優選為求出多個解析圖像及多個背景圖像各自的攝像位置的位置頻度分布，並且根據多個解析圖像的位置頻度分布下的平均位置μ I及分布寬度wl、以及多個背景圖像的位置頻度分布下的平均位置μ2及分布寬度《2而設定用於分類的區域分割単位。根據此種構成，可根據半導體器件的圖像取得中的攝像位置偏移的實際發生狀況而適當設定區域分割単位，並將多個解析圖像及多個背景圖像適當分類為N個圖像群。關於上述構成中的區域分割単位的設定，具體而言可使用如下構成設定用以調整區域分割単位的調整係數α，並且求出針對多個解析圖像的區域単位μ I土 a Xwl、以及針對多個背景圖像的區域単位μ 2土 a Xw2，將這些區域単位的共通範圍作為區域分割單位而設定。又，關於區域分割単位的設定方法，並不限於此種構成，可使用各種構成。又，如上所述在區域分割単位的設定中使用調整係數α的構成中，可使用根據具體的故障解析條件等而自動設定調整係數α的構成。或者，也可以使用根據由操作者所輸入的係數值而手動設定調整係數α的構成。在此種手動設定的構成中，可根據攝像位置偏移的實際發生狀況、及考慮半導體器件的具體解析條件等的操作者的判斷而適當設定區域分割單位。
進而，關於上述調整係數α的具體的設定，優選為分別根據標準偏差σ I、σ 2而求出多個解析圖像的位置頻度分布下的分布寬度wl、以及多個背景圖像的位置頻度分布下的分布寬度w2，並且將調整係數α在滿足條件I < α <2的範圍內設定。如上所述設定相對於標準偏差σ I、σ 2的調整係數α的數值範圍，由此可相對於由攝像位置的變動所得的位置頻度分布而適當設定區域分割単位。關於解析圖像與背景圖像的差分圖像的生成，可使用如下構成對針對N個圖像群的各個所求得的N個差分圖像進行基於屬於各個圖像群的圖像數的加權，以此生成用於故障解析的差分圖像。或者可使用如下構成對針對N個圖像群的各個所求得的N個差分圖像，根據屬於各個圖像群的圖像數，選擇用於故障解析的差分圖像。根據這些構成，可適當導出最終的用於半導體器件的故障解析的差分圖像。又，關於差分圖像的生成，也可以為能夠切換第I解析模式與第2解析模式而構成，上述第I解析模式是對針對N個圖像群的各個所求得的N個差分圖像而進行基於屬於各個圖像群的圖像數的加權，以此生成用於故障解析的差分圖像，上述第2解析模式是針對N個圖像群的各個所求得的N個差分圖像而根據屬於各個圖像群的圖像數而選擇用於故障解析的差分圖像。根據此種構成，通過自動或操作者手動地選擇解析模式而可適當導出最終的用於半導體器件的故障解析的差分圖像。產業上的可利用性本發明可以用作能抑制用於半導體器件的故障解析的發熱解析圖像中的攝像位置偏移的影響的半導體故障解析裝置、故障解析方法、及故障解析程序。
權利要求
1.一種半導體故障解析裝置，其特徵在於， 所述半導體故障解析裝置是使用半導體器件的發熱像而進行故障解析的半導體故障解析裝置，且包括 電壓施加單元，其對成為解析對象的半導體器件施加偏壓電壓； 攝像單元，其取得上述半導體器件的圖像；及 圖像處理單元，其對通過上述攝像單元所取得的圖像進行上述半導體器件的故障解析所必要的圖像處理； 上述攝像單元取得分別包含在對上述半導體器件施加有上述偏壓電壓的狀態下的發熱像的多個解析圖像、及在未施加上述偏壓電壓的狀態下的多個背景圖像，並且 上述圖像處理單元包括 攝像位置算出單元，其針對上述多個解析圖像及上述多個背景圖像的各個而算出其攝像位置； 圖像分類單元，其對於上述多個解析圖像及上述多個背景圖像各自中的上述攝像位置，準備參照上述攝像位置的位置頻度分布而設定的區域分割單位，根據上述攝像位置屬於按上述區域分割單位所分割的N個區域的哪個區域，而將上述多個解析圖像及上述多個背景圖像分類為N個圖像群，其中，N為2以上的整數；及 差分圖像生成單元，其對經分類的上述N個圖像群個別生成用於故障解析的上述解析圖像與上述背景圖像的差分圖像。
2.如權利要求I所述的半導體故障解析裝置，其特徵在於， 上述圖像分類單元求出上述多個解析圖像及上述多個背景圖像各自中的上述攝像位置的上述位置頻度分布，並且根據上述多個解析圖像的上述位置頻度分布下的平均位置μ I及分布寬度wl、以及上述多個背景圖像的上述位置頻度分布下的平均位置μ 2及分布寬度《2，從而設定上述區域分割單位。
3.如權利要求2所述的半導體故障解析裝置，其特徵在於， 上述圖像分類單元是設定用以調整上述區域分割單位的調整係數α，並且求出針對上述多個解析圖像的區域單位μ I土 a Xwl、以及針對上述多個背景圖像的區域單位μ 2土 α X 2，而將這些區域單位的共通範圍作為上述區域分割單位而設定。
4.如權利要求3所述的半導體故障解析裝置，其特徵在於， 上述圖像分類單元根據由操作者輸入的係數值而設定上述調整係數α。
5.如權利要求3或4所述的半導體故障解析裝置，其特徵在於， 上述圖像分類單元分別根據標準偏差σ而求出上述多個解析圖像的上述位置頻度分布下的上述分布寬度wl、以及上述多個背景圖像的上述位置頻度分布下的上述分布寬度w2，並且在滿足條件I < α < 2的範圍內設定上述調整係數α。
6.如權利要求I 5中任一項所述的半導體故障解析裝置，其特徵在於， 上述差分圖像生成單元是對於針對上述N個圖像群的各個而求出的N個上述差分圖像，進行基於屬於各個圖像群的圖像數的加權，由此生成用於故障解析的差分圖像。
7.如權利要求I 6中任一項所述的半導體故障解析裝置，其特徵在於， 上述差分圖像生成單元是對於針對上述N個圖像群的各個而求出的N個上述差分圖像，根據屬於各個圖像群的圖像數而選擇用於故障解析的差分圖像。
8.如權利要求I 5中任一項所述的半導體故障解析裝置，其特徵在於， 上述差分圖像生成單元構成為能夠切換第I解析模式與第2解析模式，上述第I解析模式是對於針對上述N個圖像群的各個而求出的N個上述差分圖像，進行基於屬於各個圖像群的圖像數的加權，由此生成用於故障解析的差分圖像；上述第2解析模式是對於針對上述N個圖像群的各個而求出的N個上述差分圖像，根據屬於各個圖像群的圖像數而選擇用於故障解析的差分圖像。
9.一種半導體故障解析方法，其特徵在於， 所述半導體故障解析方法是使用半導體器件的發熱像而進行故障解析的半導體故障解析方法，且包含 電壓施加步驟，其對成為解析對象的半導體器件施加偏壓電壓； 攝像步驟，其取得上述半導體器件的圖像 '及 圖像處理步驟，其對通過上述攝像步驟所取得的圖像進行上述半導體器件的故障解析所必要的圖像處理； 上述攝像步驟取得各自包含對上述半導體器件施加有上述偏壓電壓的狀態下的發熱像的多個解析圖像、及未施加上述偏壓電壓的狀態下的多個背景圖像，並且 上述圖像處理步驟包含 攝像位置算出步驟，其針對上述多個解析圖像及上述多個背景圖像的各個而算出其攝像位置； 圖像分類步驟，其對於上述多個解析圖像及上述多個背景圖像各自中的上述攝像位置，準備參照上述攝像位置的位置頻度分布而設定的區域分割單位，根據上述攝像位置屬於按上述區域分割單位所分割的N個區域的哪個區域，將上述多個解析圖像及上述多個背景圖像分類為N個圖像群，其中，N為2以上的整數；及 差分圖像生成步驟，其對經分類的上述N個圖像群個別地生成用於故障解析的上述解析圖像與上述背景圖像的差分圖像。
10.如權利要求9所述的半導體故障解析方法，其特徵在於， 上述圖像分類步驟是求出上述多個解析圖像及上述多個背景圖像各自中的上述攝像位置的上述位置頻度分布，並且根據上述多個解析圖像的上述位置頻度分布下的平均位置μ I及分布寬度wl、以及上述多個背景圖像的上述位置頻度分布下的平均位置μ 2及分布寬度《2，從而設定上述區域分割單位。
11.如權利要求10所述的半導體故障解析方法，其特徵在於， 上述圖像分類步驟設定用以調整上述區域分割單位的調整係數α，並且求出針對上述多個解析圖像的區域單位μ I土 a Xwl、以及針對上述多個背景圖像的區域單位μ 2土 α X 2，而將這些區域單位的共通範圍作為上述區域分割單位而設定。
12.如權利要求11所述的半導體故障解析方法，其特徵在於， 上述圖像分類步驟根據由操作者輸入的係數值而設定上述調整係數α。
13.如權利要求11或12所述的半導體故障解析方法，其特徵在於， 上述圖像分類步驟分別根據標準偏差σ而求出上述多個解析圖像的上述位置頻度分布下的上述分布寬度wl、以及上述多個背景圖像的上述位置頻度分布下的上述分布寬度w2，並且在滿足條件I < α < 2的範圍內設定上述調整係數α。
14.如權利要求9 13中任一項所述的半導體故障解析方法，其特徵在於， 上述差分圖像生成步驟是對於針對上述N個圖像群的各個而求出的N個上述差分圖像，進行基於屬於各個圖像群的圖像數的加權，由此生成用於故障解析的差分圖像。
15.如權利要求9 14中任一項所述的半導體故障解析方法，其特徵在於， 上述差分圖像生成步驟是對於針對上述N個圖像群的各個而求出的N個上述差分圖像，根據屬於各個圖像群的圖像數而選擇用於故障解析的差分圖像。
16.如權利要求9 13中任一項所述的半導體故障解析方法，其特徵在於， 上述差分圖像生成步驟構成為能夠切換第I解析模式與第2解析模式，上述第I解析模式是對於針對上述N個圖像群的各個而求出的N個上述差分圖像，進行基於屬於各個圖像群的圖像數的加權，由此生成用於故障解析的差分圖像；上述第2解析模式是對於針對上述N個圖像群的各個而求出的N個上述差分圖像，根據屬於各個圖像群的圖像數而選擇 用於故障解析的差分圖像。
全文摘要
一種半導體故障解析裝置(1A)，其具備對半導體器件(S)施加偏壓電壓的電壓施加部(14)、取得圖像的攝像裝置(18)、及進行圖像處理的圖像處理部(30)而構成，攝像裝置(18)取得各自包含電壓施加狀態下的發熱像的多個解析圖像、及電壓未施加狀態下的多個背景圖像。圖像處理部(30)包括攝像位置算出部(32)，其算出解析圖像及背景圖像各自的攝像位置；圖像分類部(33)，其根據對攝像位置所準備的區域分割單位而將解析圖像及背景圖像分類為N個圖像群；及差分圖像生成部(34)，其針對N個圖像群個別地生成解析圖像與背景圖像的差分圖像。由此，實現一種能抑制半導體器件的發熱解析圖像中的攝像位置偏移的影響的半導體故障解析裝置及方法。
文檔編號G06T1/00GK102859675SQ20118002106
公開日2013年1月2日 申請日期2011年2月21日 優先權日2010年4月28日
發明者竹嶋智親 申請人:浜松光子學株式會社