DE19513309A1 - IC-Testgerät mit einer Ionenstrahl-Vorrichtung und Testverfahren für einen IC - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein IC-Testgerät mit einer Ionenstrahl-Testvorrichtung, die einen Prüfling (Device under Test) mit Ionenstrahlen abtastet und die Menge der an den bestrahlten Flächen erzeugten Sekundärelektronen mißt und ein Kontrastbild der Potentialverteilung des IC darstellt, sowie ein Verfahren zum Ermitteln eines fehlerhaften Bereichs eines IC-Prüflings.

Es wurde bereits ein IC-Testgerät zum Analysieren fehlerhafter Bereiche eines Prüflings realisiert, bei dem der Prüfling mit einem Ionenstrahl abgetastet wird und die Menge der durch die Ionenbestrahlung erzeugten Sekundärelektronen gemessen wird, wobei aus der Messung die Potentialverteilung des Prüflings als elektrisches Signal abgeleitet wird und ein Potential-Kontrastbild dargestellt wird.

Fig. 13 zeigt schematisch ein Blockschaltbild dieses bekannten IC-Testgeräts. Das IC- Analysiersystem 100 kann grob in zwei Bereiche aufgeteilt werden:

Den Testmustergenerator 200 sowie das Ionenstrahltestgerät 300.

Der Testmustergenerator 200 legt ein Mustersignal an einen in den Ionenstrahl- Testgerät 300 angeordneten Prüfling DUT an. Der bekannte Testmustergenerator 200 umfaßt einen Startschalter 201 zum Starten der Testmustergenerierung sowie einen Stopschalter 201 zum Abbrechen der Testmustergenerierung. Des weiteren ist eine Vorrichtung 203 zum Festlegen eines Stopmusters vorhanden, das ein bestimmtes Testmuster spezifiziert, bei dem die Erneuerung der Testmuster durch den Testmustergenerator 200 unterbrochen werden soll, wenn dieses Testmuster beim Testmustergenerator 200 auftritt. Zudem ist eine Muster-Haltevorrichtung 204 vorhanden, die die Testmustererneuerung des Testmustergenerators 200 unterbricht, wenn das von der Vorrichtung 203 spezifizierte Testmuster am Ausgang des Testmustergenerators 200 auftritt. Eine Vorrichtung 205 zum Erzeugen eines Stopsignals erzeugt ein entsprechendes Stopsignal, wenn die Testmustererneuerung des Testmustergenerators 200 unterbrochen ist. Auf diese Weise kann mit dem herkömmlichen IC-Testgerät die Testmustererzeugung gestartet, beendet sowie unterbrochen werden. Wird die Testmustererneuerung des Testmustergenerators 200 unterbrochen, so wird zumindest vorübergehend das von der Vorrichtung 203 spezifizierte Testmuster wiederholt an den Prüfling DUT angelegt.

Das Ionenstrahl-Testgerät 300 umfaßt andererseits eine verspiegelte Röhrenvorrichtung 301, in der der Prüfling DUT mit Ionenstrahlen bestrahlt wird, eine Vakuumkammer 302, in der der Prüfling DUT angeordnet ist, eine in der Vakuumkammer 302 angeordnete Auflage 303 zur Bewegung des Prüflings in X-Y-Richtung, einen Sensor 304 zum Messen der auf dem Prüfling DUT erzeugten Menge an Sekundärelektronen, eine Bilddaten-Empfangseinrichtung 305 zum Ermitteln von Bilddaten abhängig von dem von dem Sensor 304 gelieferten elektrischen Signal, einen Monitor 306 zur Anzeige eines Potential-Kontrastbildes abhängig von den von der Bilddaten- Empfangseinrichtung 305 gewonnenen Bilddaten sowie eine Steuereinheit 307 zur Steuerung der Ionenstrahl-Emission, der Emissionsmenge (Stromwert), der Beschleunigungsspannung, der Abtastgeschwindigkeit und des Abtastgebietes.

Erkennt die Muster-Haltevorrichtung 204 die Erzeugung desjenigen Testmusters, das durch die Vorrichtung 203 festgelegt ist, so wird vorübergehend die Erneuerung der Testmuster des Testmustergenerators 200 unterbrochen und das durch die Vorrichtung 203 spezifizierte Testmuster wiederholt an den Prüfling angelegt. In diesem Fall wird von der Vorrichtung 205 ein Stopsignal STP an die Bilddaten-Empfangseinrichtung 305 und die Steuereinheit 307 angelegt. Das Stopsignal STP kennzeichnet dabei die Unterbrechung der Testmustererneuerung des Testmustergenerators 200. Nach Empfang des Stopsignals steuert die Steuereinheit 307 die Ionenstrahl-Emission und die Bilddaten-Empfangseinrichtung 305 beginnt mit der Erfassung der Bilddaten.

Das in der Vorrichtung festgelegte Testmuster entspricht in der Regel einem Testmuster, mit dem in einem vorhergehenden Prüfungsverfahren bereits ein Fehler in einem fehlerhaften Prüfling nachgewiesen werden konnte.

Die zuvor genannte Erfassung der Bilddaten wird sowohl für fehlerfreie als auch für fehlerhafte Prüflinge durchgeführt und die Bilddaten-Empfangseinrichtung 305 vergleicht die einzelnen Bilddaten miteinander, wobei bei einer Bilddatenabweichung auf einen fehlerhaften Prüfling geschlossen werden kann.

Bei dem bekannten IC-Testgerät wird die Endzeit eines Testmusters etwas länger gesetzt als die Zeit, die zum Erfassen der Bilddaten benötigt wird. Werden jedoch die Voraussetzungen bzw. Bedingungen zum Erfassen der Bilddaten verändert, so muß aus diesem Grund auch die Endzeit des Testmusters verändert werden, was jedoch nachteilig ist.

Zum Erfassen der Bilddaten müssen beispielsweise die Beschleunigungsspannung, die Abtastgeschwindigkeit, das Abtastgebiet sowie die Anzahl der Abtast-Ionenstrahlen festgelegt werden. Werden diese festgelegten Parameter verändert, so muß auch die zur Erfassung der Bilddaten zur Verfügung stehende Zeit verändert werden. Wie zuvor beschrieben, hat dies zur Folge, daß auch die Endzeit für das Testmuster verändert werden muß. In diesem Fall muß sowohl in den Testmustergenerator 200 als auch in das Ionenstrahl-Testgerät entsprechend eingegriffen werden. Dies ist jedoch sehr aufwendig und kompliziert.

Das Verändern der Betriebsparameter zur Bilddatenerfassung bzw. das Verändern der Voraussetzung zur Bilddatenerfassung ist jedoch für verschiedene Testzwecke unerläßlich. Für den Fall, daß beispielsweise ein Prüfling getestet werden soll, dessen Oberfläche von einer Isolationsschicht als Schutzschicht bedeckt ist, wird insbesondere das elektrische Potential der von der Isolationsschicht bedeckten Leitungsdrähte beobachtet. Es ist jedoch sehr schwierig, ein Kontrastbild der Potentialverteilung der Leitungsdrähte eines IC zu gewinnen, dessen Oberfläche von einer Isolationsschicht bedeckt ist. Der Grund dafür ist, daß mit zunehmender Bestrahlungsdauer durch den Ionenstrahl aufgrund der in der Isolationsschicht gespeicherten Ladung die Potentialverteilung in der Isolationsschicht verschwimmt bzw. gänzlich verschwindet, wenn die Oberfläche mit Ionenstrahlen abgetastet wird. Daher kann ein sauberes Potentialbild nicht erhalten werden.

Fig. 14 zeigt eine derartige Situation. In Fig. 14A ist das Potential-Kontrastbild dargestellt, wenn an die elektrischen Leiterdrähte L1, L2, L3 bzw L4, die jeweils unter die Isolationsschicht vorhanden sind, die logischen Pegel L, H, L bzw. H angelegt sind.

Weist das elektrische Potential den logischen Pegel L (ca. 0 Volt oder eine negative Spannung) auf, so wird dies in dem elektrischen Potential-Kontrastbild in weiß dargestellt, da die Anzahl der von dem Sensor 304 erfaßten Sekundärelektronen groß ist. Weist das elektrische Potential dagegen den logischen Pegel H (eine Spannung größer als 0 Volt) auf, so wird dies in dem Potential-Kontrastbild in schwarz dargestellt, da die Menge der von dem Sensor 304 erfaßten Sekundärelektronen gering ist. Im Fall der Fig. 14A nimmt das isolierte Substrat PB einen mittleren elektrischen Potentialwert zwischen den logischen Pegeln L und H an und wird daher in grau dargestellt.

Fig. 14B zeigt den Zustand unmittelbar nach der Bestrahlung und der Abtastung durch den Ionenstrahl (ca. 0,1 bis 0,3 Sekunden danach). Der Potentialkontrast ist bereits in Fig. 14B etwas verschlechtert. Wie aus Fig. 14C dargestellt ist, verschlechtert sich der Potentialkontrast weiter sehr rasch und verschwindet einige Sekunden nach Beginn der Bestrahlung und Abtastung durch den Ionenstrahl vollständig. Demzufolge kann das in Fig. 14A gezeigte Kontrastbild nicht mehr in Form von Bilddaten gewonnen werden. Aufgrund der raschen Verschlechterung des Kontrastbildes ist die zur Gewinnung von Bilddaten zur Verfügung stehende Zeit lediglich kurz und es können nicht viele Bilddaten innerhalb dieser kurzen Zeit gewonnen werden. Daher kann mit einer einmaligen Bilddatenerfassung nicht bzw. nur schwer ein klares Kontrastbild gewonnen werden.

Aufgrund dieser Verschlechterung des elektrischen Potentialkontrastes müssen die Voraussetzungen bzw. Einstellungen bzgl. der Abtastbereitschaft des Ionenstrahls (Ionenstrahlstrom etc.) häufig verändert werden. Demzufolge muß die Endzeit der Testmuster zur Bilddatenerfassung verändert werden. Dies ist jedoch der Bedienungsfreundlichkeit des Testgeräts abträglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein IC-Testgerät mit verbesserter Bedienbarkeit sowie ein verbessertes Verfahren zum Ermitteln eines fehlerhaften Bereiches eines IC zu schaffen.

Insbesondere soll mithilfe des erfindungsgemäßen IC-Testgeräts ein ausreichend klares Potential-Kontrastbild erhalten werden, wenn das zuvor beschriebene Phänomen der Verschlechterung des Potentialkontrastes auftritt. Des weiteren soll mithilfe der Erfindung die Qualität des elektrischen Potential-Kontrastbildes verbessert werden, welches die elektrische Potentialverteilung eines Leiterdrahts eines IC, an dem ein gewünschtes Testmuster anliegt, darstellt. Nachfolgend wird diese Aufgabe der Erfindung weiter erläutert.

Das elektrische Potential-Kontrastbild wird in Form von Bilddaten abhängig von Sekundärelektronen gewonnen, die durch die Ionenbestrahlung an den bestrahlten Bereichen eines Prüflings, an dem ein gewünschtes Testmuster anliegt, erzeugt werden. Wie zuvor beschrieben, tritt jedoch bei einem IC-Chip, dessen Oberfläche mit einer Isolationsschicht bedeckt ist, das Phänomen auf, daß sich mit zunehmender Bestrahlungsmenge durch den Ionenstrahl die Potentialverteilung bzw. der Kontrast dieser Potentialverteilung in der Isolationsschicht verschlechtert. Aus diesem Grund können die Bilddaten bei dem bekannten IC-Testgerät lediglich einmal, nämlich zum Zeitpunkt der Bestrahlung und Abtastung durch den Ionenstrahl, gewonnen werden. Innerhalb dieser kurzen zur Verfügung stehenden Zeit müssen die Bilddaten erfaßt und gelesen werden und das Kontrastbild wird auf einen Monitor als Potential-Kontrastbild dargestellt. Da jedoch nur wenige Bilddaten innerhalb dieser kurzen zur Verfügung stehenden Zeit erfaßt werden konnten, ist das dargestellte Kontrastbild unklar und ggf. sogar fehlerhaft.

Zur Verbesserung dieses Fehlers wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein bestimmtes Testmuster n wiederholt an den Prüfling angelegt wird und der Prüfling ebenso wiederholt bestrahlt und abgetastet wird. Bei diesem Verfahren nimmt das Potential des durch die Isolationsschicht bedeckten IC einen Durchschnittswert zwischen den logischen Pegeln H und L an, der sich jedoch dynamisch abhängig von dem Potential der Leiterdrähte verändert. Mithilfe dieses Verfahrens ist die Potentialverteilung durch das angelegte Testmuster festgelegt und es kann durch das wiederholte Anlegen des gewünschten Testmusters n, d. h. durch die Unterbrechung der Erneuerung der Testmuster durch den Testmustergenerator 200, ein Potential- Kontrastbild gewonnen werden. Nach Erfassen der Bilddaten wird die Erneuerung der Testmuster in dem Testmustergenerator 200 wiederaufgenommen.

Wird die zuvor genannte Vorgehensweise wiederholt, so kann ein ausreichend klares Potential-Kontrastbild abhängig von dem angelegten Testmuster gewonnen werden, da eine ausreichend große Menge an Bilddaten gelesen werden konnte. Somit wird durch die oben genannte Mittelwertsbildung die Qualität des Potential-Testbildes verbessert.

Das zuvor beschriebene Verfahren weist jedoch folgenden Nachteil auf. Wird die Erneuerung der Testmuster bei dem gewünschten durch die Vorrichtung 203 festgelegten Testmuster unterbrochen, d. h., wird das in der Vorrichtung 203 festgelegte Testmuster wiederholt an den Prüfling angelegt, so tritt vor Erfassen des elektrischen Potentials ein unpassendes elektrisches Potential-Kontrastbild auf, wobei das Potential für einige Leiter auftritt und für andere wiederum verschwindet. Die Ursache dafür wird aus der nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Prinzips verständlich.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung mit einer verbesserten Bedienbarkeit und einer verbesserten Qualität des elektrischen Potential-Kontrastbildes sowie ein wirkungsvolles Verfahren zum Ermitteln eines fehlerhaften Bereiches eines Prüflings vorgeschlagen.

Das erfindungsgemäße IC-Testgerät umfaßt ein Ionenstrahl-Testgerät′ mit dessen Hilfe die Potentialverteilung eines Prüflings als Bild gewonnen wird. Der Prüfling wird mit Ionenstrahlen bestrahlt und abgetastet und die Menge der an den bestrahlten Bereichen erzeugten Sekundärelektronen wird gemessen. Das IC-Testgerät umfaßt einen Testmustergenerator zum Anlegen verschiedener Testmuster an den Prüfling. Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Festlegen eines Stopmusters, das dasjenige Testmuster spezifiziert, bei dem die Erneuerung der Testmuster durch den Testmustergenerator unterbrochen werden soll, eine Muster-Haltevorrichtung, die die Erneuerung der Testmuster durch den Testmustergenerator vorübergehend unterbricht, wenn das in der zuvor beschriebenen Vorrichtung spezifizierte Testmuster von dem Testmustergenerator erzeugt wird, sowie eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Stopsignals vorhanden, welche ein Muster-Stopsignal erzeugt, wenn die Testmustererneuerung des Testmustergenerators unterbrochen ist. Des weiteren umfaßt das erfindungsgemäße IC-Testgerät eine Freigabeeinrichtung zur Freigabe eines Haltezustandes einer Test-Haltevorrichtung, an die ein Empfangs-Bestätigungssignal angelegt ist, welches den vollständigen Empfang der Bilddaten in dem Ionenstrahl- Testgerät kennzeichnet. An eine Bilddaten-Empfangseinrichtung wird das von Muster- Haltevorrichtung erzeugte Muster-Stopsignal angelegt, woraufhin die Bilddaten- Empfangseinrichtung mit der Erfassung der Bilddaten in dem Ionenstrahl-Testgerät beginnt. Das Empfangs-Bestätigungssignal wird von einer entsprechenden Vorrichtung zur Erzeugung des Bestätigungssignals erzeugt. Das Empfangs-Bestätigungssignal kennzeichnet die vollständige Erfassung der Bilddaten durch die Bilddaten- Empfangseinrichtung.

Die Vorrichtung zum Erzeugen des Bestätigungssignals erzeugt also das Empfangs- Bestätigungssignal, wenn die Bilddaten-Empfangseinrichtung die gewünschten Bilddaten vollständig erfassen konnte.

Bei Vorliegen dieses Empfangs-Bestätigungssignals beginnt der Testmustergenerator wieder mit der Erneuerung der Testmuster. Mithilfe dieses erfindungsgemäßen Aufbaus muß also die Testmusterendzeit nicht extra in dem Testmustergenerator eingestellt werden.

Der automatischen Start bzw. die automatische Beendigung der Testmuster sowie die Erfassung der Bilddaten wird wiederholt. Daher ist ein Eingriff einer Bedienperson nicht erforderlich. Da die Testmuster wiederholt angelegt werden, können auch die Bilddaten für ein identisches Testmuster wiederholt gelesen werden.

Mithilfe der Erfindung soll auch die Bildqualität verbessert werden und das zuvor beschriebene Phänomen einer Verschlechterung des Potentialkontrastes ausgeglichen werden. Demzufolge ist erfindungsgemäß das IC-Testgerät derart ausgebildet, daß der Muster-Haltevorrichtung mindestens zwei Testmuster vorgegeben werden können, bei deren Auftreten die Testmustererneuerung des Testmustergenerators unterbrochen wird. Wann immer das erste Testmuster oder das zweite Testmuster auftreten, so wird die Testmustererneuerung des Testmustergenerators unterbrochen und der Prüfling jeweils mit Ionenstrahlen abgetastet und die entsprechenden Bilddaten gewonnen. Des weiteren werden erfindungsgemäß Bilddatenunterschiede beim Anlegen unterschiedlicher Testmuster berechnet.

Dies bedeutet, daß erfindungsgemäß die Bilddatenunterschiede zwischen den für das erste Testmuster und das zweite Testmuster gewonnenen Bilddaten berechnet werden, so daß nur diejenigen Bereiche in einem Potential-Kontrastbild dargestellt werden, deren Potential sich in den beiden Testmustern verändert hat.

Da erfindungsgemäß der Unterschied zwischen zwei Bilddaten berechnet wird, kann der Potentialkontrast von Bereichen, deren Potential beim Anlegen des ersten Testmusters entgegengesetzt zu dem beim Anlegen des zweiten Testmusters ist, verstärkt werden. Somit wird die Bildqualität des Kontrastbildes verbessert und es wird ein ausreichend klares Bild gewonnen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln eines fehlerhaften Bereichs eines Prüflings wird beim Anlegen eines ersten Testmusters r die Stromversorgung des Prüflings abgeschaltet. Auf diese Weise wird das Potential der Leiterdrähte beim Anlegen des Testmusters r auf den logischen Wert L gezwungen. Anschließend werden die entsprechenden Bilddaten gewonnen und es wird eine zweites Testmuster n angelegt, wobei jedoch die Stromversorgung wieder eingeschaltet wird und ebenfalls die entsprechenden Bilddaten aufgenommen werden. Mit dieser erfindungsgemäßen Maßnahme können Probleme bei der Fehlererkennung vermieden werden, wenn sich Unterschiede in den logischen Pegeln eines fehlerhaften Prüflings und eines fehlerfreien Prüflings ergeben. In anderen Worten bedeutet dies, daß ein fehlerhafter Bereich eines Prüflings zuverlässig durch den einfachen Vergleich des Potential-Kontrastbildes eines fehlerfreien Prüflings mit dem eines fehlerhaften Prüflings ermittelt werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 Signalverläufe in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 weitere Signalverläufe in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 Signalverläufe gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Fig. 5 weitere Signalverläufe gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Fig. 6 die Draufsicht auf die Potentialverteilung von Leiterdrähten eines Prüflings an den, bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ein Testmuster r angelegt ist,

Fig. 7 die Draufsicht auf die Potentialverteilung der Leiterdrähte eines Prüflings an den, bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ein Testmuster n angelegt ist,

Fig. 8 die Draufsicht auf ein Potential-Kontrastbild, das sich beim Anlegen des Testmusters r einstellt, nachdem die Testmuster r und n abwechselnd in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel angelegt worden sind,

Fig. 9 eine Draufsicht auf ein Potential-Kontrastbild, das beim Anlegen des Testmusters n gewonnen wird, nachdem die Testmuster r und n abwechselnd in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel angelegt worden sind,

Fig. 10 eine Draufsicht auf ein Potential-Kontrastbild, bei dem die in Fig. 8 gezeigten Potentiale invertiert worden sind,

Fig. 11 eine Draufsicht auf ein Potential-Kontrastbild, das mit der in Fig. 1 gezeigten Berechnungsvorrichtung berechnet worden ist,

Fig. 12 Signalverläufe, mit deren Hilfe erläutert wird, warum der Potentialkontrast für diejenigen Bereiche verschwindet, an die beim abwechselnden Anlegen der Testmuster r und n bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils dieselben Polaritäten angelegt worden sind,

Fig. 13 ein Blockdiagramm eines bekannten IC-Testgeräts, und

Fig. 14 eine Draufsicht auf ein beispielhaftes Potential-Kontrastbild, das mithilfe des in Fig. 13 gezeigten bekannten IC-Testgeräts gewonnen worden ist.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen IC-Testgeräts. Die den in Fig. 13 entsprechenden Komponenten sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet. Das erfindungsgemäße IC-Testgerät 100 ist dadurch charakterisiert, daß eine Vorrichtung 308 zur Erzeugung eines Bestätigungssignals vorgesehen ist, die ein Empfangs-Bestätigungssignal WCMP übermittelt, wenn in dem Ionenstrahl-Testgerät 300 die Bilddaten des Prüflings DUT vollständig gewonnen werden konnten. Des weiteren sind erfindungsgemäß mehrere Bilddaten-Empfangseinrichtungen 305A und 305B sowie eine Berechnungsvorrichtung 309 vorhanden, die den Unterschied zwischen den von den Bilddaten-Empfangseinrichtungen 305A und 305B gewonnenen Bilddaten berechnet.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfaßt die Vorrichtung 308 die vollständige Erfassung der Bilddaten durch die Bilddaten-Empfangseinrichtungen 305A bzw. 305B. In diesem Fall übermittelt die Vorrichtung 308 ein Empfangs- Bestätigungssignal WCMP an eine Muster-Haltevorrichtung 204.

Sobald die Muster-Haltevorrichtung 204 das Bestätigungssignal WCMP empfängt, veranlaßt sie die Aufhebung der Unterbrechung der Testmustererneuerung des Testmustergenerators 200. Anschließend nimmt der Testmustergenerator 200 wieder die Erneuerung der Testmuster auf, d. h., das zuvor gehaltene Testmuster wird erneuert.

Insbesondere sei nachfolgend angenommen, daß in der Vorrichtung 203 zum Festlegen eines Stopmusters zwei Halte-Testmuster r und n spezifiziert sind. Wann immer diese Halte-Testmuster r und n an den Prüfling DUT angelegt werden, unterbricht die Muster-Haltevorrichtung 204 die Erneuerung der Testmuster des Testmustergenerators 200, so daß das Testmuster r bzw. n am Ausgang des Testmustergenerators 200 gehalten wird.

Diese Situation ist in Fig. 2 gezeigt. Fig. 2A zeigt ein Startsignal und Fig. 2B den Testmusterverlauf. Sobald das Testmuster r oder das Testmuster n auftritt, unterbricht die Muster-Haltevorrichtung 204 die Testmustererneuerung des Testmustergenerators 200 vorübergehend (das Auftreten der Testmuster ist lediglich allgemein in Form von Adressen dargestellt). In diesem Fall wird von der Vorrichtung 205 ein entsprechendes Stopsignal STP1 bzw. STP2 erzeugt und an die Bilddaten-Empfangseinrichtung 305 angelegt, woraufhin diese mit der Gewinnung der Bilddaten beginnt. Fig. 2F zeigt den Vorgang der Bilddatenerfassung.

Die vollständige Erfassung der Bilddaten kann beispielsweise durch Erfassen eines vertikalen Rücklaufsignals erkannt werden, welches angibt, daß mit dem Ionenstrahl einer voller Bereich abgetastet worden ist. Soll mithilfe eines Ionenstrahls ein bestimmter Bereich mehrmals abgetastet werden, so kann nach entsprechend mehrmaligem Erkennen des vertikalen Rücklaufsignals das Empfangs- Bestätigungssignal erzeugt und übertragen werden. Das Empfangs-Bestätigungssignal WCMP ist in Fig. 2G dargestellt. Sobald an der Muster-Haltevorrichtung 204 das Empfangs-Bestätigungssignal WCMP anliegt, hebt diese den Haltezustand des Testmustergenerators 200 auf und gibt damit dem Testmustergenerator 200 für eine Testmustererneuerung frei. Die Erneuerung ist in Fig. 2B anhand der Testmuster r+1, r+2 oder n+1, n+2 dargestellt. Die verschiedenen Testmuster werden an den Prüfling angelegt, bis ein vorbestimmtes Endmuster erreicht ist. Mit Erreichen des Endmusters wird die Testmustergenerierung beendet, wenn die Testmusterfolge lediglich einmal an den Prüfling angelegt werden soll.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel, bei dem die Testmusterfolge wiederholt werden soll oder bei Empfang bestimmter Bilddaten eines bestimmten Testmusters eine Wiederstartadresse geliefert wird. Wie in Fig. 3 gezeigt, wird auch hier beim Auftreten der Testmuster r oder n automatisch die Testmustererneuerung unterbrochen. Sobald mit dem Empfangs- Bestätigungssignal WCMP die vollständige Gewinnung der Bilddaten für die Testmuster r bzw. n bestätigt worden ist, wird die Erneuerung der Testmuster wieder aufgenommen. Wie aus Fig. 2B ersichtlich, wird die Testmustergenerierung wiederholt. Somit können die Bilddaten für die Testmuster r und n automatisch mehrmals erfaßt und gelesen werden. Die Testmustergenerierung kann durch Betätigung des Stopschalters 202 beendet werden.

Mithilfe dieses erfindungsgemäßen Testgerätes kann durch das Betrachten der Potential- Kontrastbilder, durch das Vorgeben von Standard-Haltemustern r und n und mithilfe der Vorrichtungen 203 bis 204 der Testmustergenerator 200 getriggert werden, wobei der Haltezustand des Testmustergenerators 200 mit der Bilddatenerfassung 300 ineinandergreift, d. h. der Haltezustand des Testmustergenerators 200 wird abhängig von dem Empfang der Bilddaten durch das Ionenstrahl-Testgerät 300 gesteuert. Dies bedeutet, daß die Voreinstellungen für den Testmustergenerator 200 und das Ionenstrahl-Testgerät 300 selbst dann nicht verändert werden müßten, wenn die Voraussetzungen für den Bilddatenempfang verändert worden sind. Demzufolge wird erfindungsgemäß die Bedienbarkeit des IC-Testgeräts vereinfacht und verbessert.

Mithilfe des erfindungsgemäßen IC-Testgeräts kann der Potentialkontrast eines fehlerfreien Prüflings mit dem eines fehlerhaften Prüflings verglichen und aus dem Vergleich zuverlässig auf einen fehlerhaften Prüfling geschlossen werden. Des weiteren wird ein erfindungsgemäßes Verfahren geschaffen, mit dem zuverlässig fehlerhafte Bereiche des IC erkannt werden können.

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird mit den mehreren Bilddaten-Empfangseinrichtungen 305A und 305B unterschiedliche Bilddaten erfaßt. Mit der Bilddaten-Empfangseinrichtung 305A werden diejenigen Bilddaten erfaßt, die sich beim Anlegen des Testmusters r an den Prüfling ergeben. Mit der Bilddaten-Empfangseinrichtung 305B werden dagegen diejenigen Bilddaten erfaßt, die sich beim Anlegen des Testmusters n an den Prüfling ergeben.

Die Polarität der von der Bilddaten-Empfangseinrichtung 305A gewonnen Bilddaten wird invertiert und an die Berechnungsvorrichtung 309 weitergegeben. Dagegen gibt die Bilddaten-Empfangseinrichtung 305B die von ihr gewonnenen Bilddaten unverändert an die Berechnungsvorrichtung 309 weiter. Die von den Bilddaten- Empfangseinrichtungen 305A und 305B gelieferten Bilddaten werden in der Berechnungsvorrichtung 309 addiert. Das Ergebnis dieser Addition wird auf einem Monitor 306 dargestellt. Mithilfe dieses Berechnungsvorganges durch die Berechnungsvorrichtung 309 und der Anzeige des Ergebnisses auf dem Monitor 306 kann ein klares Potential-Kontrastbild dargestellt werden. Der Grund hierfür ist nachstehend beschrieben.

Fig. 6 zeigt die Potentialverteilung an Leiterdrähten L1-L4 eines Prüflings, wenn ein Testmuster r an dem Prüfling anliegt. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, weisen die Leiter L1 und L3 den logischen Pegel L und die Leiter L2 und L4 den logischen Pegel H auf. Fig. 7 zeigt die entsprechende Potentialverteilung des Prüflings, wenn an dem Prüfling ein Testmuster n anliegt. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, weisen die Leiter L1 und L2 den logischen Pegel L und die Leiter L3 und L4 den logischen Pegel H auf.

Fig. 8 bzw. 9 zeigt das sich aus der Potentialverteilung von Fig. 6 bzw. 7 ergebende und auf dem Monitor 306 dargestellte Potential-Kontrastbild, wenn an dem Prüfling das Testmuster r bzw. n anliegt. Wie anhand des in Fig. 8 gezeigten Potential- Kontrastbildes dargestellt, verschwimmt bzw. verschwindet der Potentialkontrast der Leiter L1 und L4. Somit ist ein ausreichend guter Potentialkontrast nur für die Leiter L2 und L3 gegeben. Ebenso verschwimmt bzw. verschwindet der Potentialkontrast für die Leiter L1 und L4 in dem in Fig. 9 gezeigten Potential-Kontrastbild, so daß ein guter Kontrast nur noch für die Leiter L2 und L3 gegeben ist. Der Grund dafür, daß sich sowohl in Fig. 8 als auch in Fig. 9 der Potentialkontrast für die Leiter L1 und L4 verschlechtert, ist darin zu sehen, daß sowohl mit dem Testmuster r als auch mit dem Testmuster n jeweils dasselbe Potential an die Leiter L1 und L4 angelegt worden ist.

Fig. 12 zeigt anhand Signalverläufen den Potentialkontrast-Zustand der einzelnen Leiterdrähte L1-L4. Fig. 12A zeigt eine Periode der Ionenbestrahlung, wobei nacheinander die Testmuster r und n an den Prüfling angelegt werden. Fig. 12B zeigt das sich in der Isolationsschicht auf der Oberfläche des Leiters L1 ergebende Potentialkontrastbild. Entsprechend zeigen

Fig. 12C, 12D bzw. 12E den sich ergebenden Potentialkontrast in der auf der Oberfläche der Leiter L2, L3 bzw. L4 vorhandenen Isolationsschicht.

Wie aus Fig. 12B und 12E ersichtlich, tritt ein erster Potentialkontrast mit Anlegen des Testmusters r auf. Da an die Leiter L1 und L4 mit dem Testmuster n dasselbe Potential angelegt wird, tritt nachfolgend kein weiterer Potentialkontrast auf. Mit der Bestrahlung durch einen Ionenstrahl verschwindet vielmehr der Potentialkontrast und konvergiert gegen ein Ausgleichspotential Vs. Nachfolgend tritt in der auf der Oberfläche der Leiter L1 und L4 vorhandenen Isolationsschicht kein weiterer Potentialkontrast mehr auf, selbst wenn die Testmuster r und n abwechselnd an den Prüfling angelegt werden.

Wann immer jedoch die Testmuster r und n an die Isolationsschicht auf der Oberfläche der Leiter L2 und L3 angelegt werden, tritt dort ein Potential mit jeweils gegensätzlicher Polarität auf. Der Grund dafür, daß der Potentialkontrast für die Leiter L1 und L4 verschwindet, ist leicht verständlich. Die von der Bilddaten-Empfangseinrichtung 305A abhängig von dem Testmuster r empfangenen Bilddaten werden invertiert und an die Berechnungsvorrichtung 309 weitergegeben. Die Bilddaten-Empfangseinrichtung 305B erfaßt abhängig von dem Testmuster n Bilddaten und gibt diese unverändert an die Berechnungsvorrichtung 309 weiter. Da die Berechnungsvorrichtung 309 die von den Bilddaten-Empfangseinrichtungen 305A und 305B gelieferten Daten addiert, wird für einen bestimmten Leiter nur dann ein resultierender Potentialkontrast dargestellt, wenn mit den Testmustern r und n unterschiedliche Potentiale an den Leiter angelegt werden. Dies ist jedoch für die Leiter L1 und L4 nicht der Fall, so daß durch die Inversion der von der Bilddaten-Empfangseinrichtung 305A gewonnenen Bilddaten gegensätzliche Potentiale in der Berechnungsvorrichtung 309 addiert werden, und daher das an dem Monitor 306 für die Leiter L1 und L4 dargestellte Potential gegen das Ausgleichspotential Vs konvergiert und verschwindet.

Fig. 10 zeigt das sich ergebende Potential-Kontrastbild, wenn das in Fig. 8 gezeigte Potential-Kontrastbild durch die Bilddaten-Empfangseinrichtung 305A invertiert wird. Fig. 11 zeigt das sich aus der Addition der in Fig. 9 und 10 gezeigten Bilddaten ergebende Potential-Kontrastbild. Das in Fig. 11 gezeiget Potential-Kontrastbild ist einwandfrei und zeigt einen verstärkten Potentialkontrast für die Leiter L2 und L3. Somit wird die Qualität des Kontrastbildes verbessert und kann ein Kontrastbild mit einem hohen Auflösungsgrad gewonnen werden.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln eines fehlerhaften Bereichs eines Prüflings mithilfe des zuvor beschriebenen Ionenstrahl-Testgeräts 300 beschrieben. Zunächst sei auf die nachfolgende Tabelle 1 verwiesen, die einen Vergleich eines fehlerfreien Prüflings mit einem fehlerhaften Prüfling anhand verschiedener Signalpegel und Potential-Kontrastbilder darstellt.

Tabelle 1

Vergleich eines fehlerhaften Prüflings mit einem fehlerfreien Prüfling anhand verschiedener Signalpegel und Potential-Kontrastbilder

Ein Testmuster umfaßt eine Kombination der logischen Pegel H und L. Wird mit dem zweiten Testmuster n dasselbe Potential wie mit dem ersten Testmuster r angelegt, so wird das resultierende Potential-Kontrastbild grau dargestellt, da durch die Invertierung der ersten Bilddaten-Empfangseinrichtung 305A und der anschließenden Addition der invertierten Bilddaten mit den ursprünglichen Bilddaten durch die Berechnungsvorrichtung 309 der Potentialkontrast verschwimmt bzw. verschwindet. Wird jedoch mit dem zweiten Testmuster n der logische Pegel H und mit dem ersten Testmuster r der logische Pegel L angelegt, so wird das sich ergebende Potential- Kontrastbild schwarz dargestellt. Analog verstärkt sich das Kontrastpotential, wenn mit dem zweiten Testmuster n der logische Pegel L und mit dem ersten Testmuster r der logische Pegel H angelegt wird. Wobei in diesem Fall jedoch das Potential-Kontrastbild in weiß dargestellt wird.

Auf diese Weise kann durch Vergleich des Potential-Kontrastbilds des Prüflings mit dem eines fehlerfreien Prüflings auf fehlerhafte Bereiche eines IC geschlossen werden. Tabelle 1 zeigt eine Kombination logischer Testmuster, die zur Unterscheidung eines fehlerhaften Prüflings von einem fehlerfreien Prüfling dienen. Tabelle 1 zeigt jedoch auch, daß Probleme bei der Fehlererkennung auftreten können, selbst wenn sich unterschiedliche Potential-Kontrastbilder für einen fehlerhaften Prüfling und einen fehlerfreien Prüfling ergeben. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, treten mit den Testmustern 3, 8, 9 und 14 identische Potential-Kontrastbilder für einen fehlerfreien Prüfling und für den getesteten Prüfling auf. Bei den Testmustern 2 und 15 kommt es zu einem Problem bei der Fehlererkennung. Dies deshalb, da der logische Pegel eines jeden Testmusters für den fehlerfreien Prüfling sowie den fehlerhaften Prüfling unterschiedlich ist und trotzdem dieser Unterschied nicht als Unterschied dargestellt wird bzw. erkannt werden kann. Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens soll dieser Nachteil beseitigt werden.

Fig. 5 zeigt Signalverläufe gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Erfindungsgemäß wird die Stromversorgung des Prüflings ausgeschaltet, so lange das erste Testmuster r an dem Prüfling angelegt wird. Der Prüfling wird mit einem Ionenstrahl abgetastet und die Bilddaten des Prüflings werden vollständig erfaßt und eingelesen. Da die Stromversorgung des Prüflings beim Anlegen des Testmusters r ausgeschaltet ist, wird das Potential der Leitungsdrähte des Prüflings immer auf den logischen Pegel L gezwungen. Nach Lesen der Bilddaten für das erste Testmuster r wird die Stromversorgung wieder eingeschaltet, so daß sie insbesondere eingeschaltet ist, wenn das zweite Testmuster n an den Prüfling angelegt wird. Anschließend wird wiederum der Prüfling mit einem Ionenstrahl abgetastet und die entsprechenden Bilddaten erfaßt und eingelesen. Fig. 4 zeigt eine Variante dieses erfindungsgemäßen Verfahrens bei dem das in Fig. 5 gezeigte Verfahren wiederholt wird und der Prüfling wiederholt abgetastet und die entsprechenden Bilddaten wiederholt erfaßt und gemessen werden. Zur Verdeutlichung des Vorteils des erfindungsgemäßen Verfahrens sei nachfolgend auf Tabelle 2 verwiesen.

Tabelle 2

Vergleich eines fehlerhaften Prüflings mit einem fehlerfreien Prüfling anhand verschiedener Signalpegel und Potential-Kontrastbilder

(Zum Zeitpunkt des Testmusters r ist die Stromversorgung des Prüflings abgeschaltet)

Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, tritt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren das Problem bei der Fehlererkennung, wie es noch in Tabelle 1 gezeigt ist, nicht mehr auf. Somit wird ein zuverlässiger Kontrastbild-Unterschied zwischen einem fehlerfreien und einem fehlerhaften Prüfling gewährleistet und ein fehlerhafter Bereich eines IC kann zuverlässig erkannt werden, indem lediglich der Potentialkontrast des Prüflings mit dem eines fehlerfreien Prüflings verglichen wird.

Wie zuvor beschrieben, kann erfindungsgemäß ein Zustand geschaffen werden, der einen zuverlässigen Kontrastbild-Unterschied liefert, indem abwechselnd Testmuster, z. B. Testmuster r und n, an einen Prüfling angelegt werden. Unabhängig von den angelegten Testmustern r oder n kann ein Potential-Kontrastbild mit verbesserter Qualität erhalten werden. Demzufolge kann die Potentialverteilung der Leitungsdrähte eines Chips eines IC mit höherer Genauigkeit analysiert werden, so daß in kurzer Zeit ein fehlerhafter Bereich eines IC vorteilhaft ermittelt werden kann.

Des weiteren wird erfindungsgemäß die Stromversorgung des Prüflings abwechselnd ein- und ausgeschaltet, so daß für die angelegten Testmuster abnormale Zustände geschaffen werden. Mithilfe dieser erfindungsgemäßen Maßnahme wird gewährleistet, daß ein Potentialkontrast nur dann einen fehlerhaften Bereich kennzeichnet, wenn dieser auch wirklich fehlerhaft ist. Somit kann vorteilhafterweise zuverlässig ein fehlerhafter Bereich eines Prüflings ermittelt werden.

Erfindungsgemäß wird während des Anlegens des ersten Testmusters r die Stromversorgung des Prüflings ausgeschaltet, so daß das Potential der Leiterdrähte des Prüflings auf den logischen Pegel L gezwungen wird. Anschließend wird der Prüfling mit Ionenstrahlen abgetastet und die entsprechenden Bilddaten für das erste Testmuster r gewonnen. Für das zweite Testmuster n wird die Stromversorgung wieder eingeschaltet und ebenfalls die entsprechenden Bilddaten erfaßt. Durch den Vergleich des Potential- Kontrastbildes eines fehlerfreien Prüflings mit dem eines fehlerhaften Prüflings kann bei einer auftretenden Abweichung zuverlässig der fehlerhafte Prüfling erkannt und ermittelt werden. Somit wird ein Problem bei der Fehlererkennung, wie er ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens noch auftritt, vermieden, wodurch das Verfahren zum Ermitteln eines fehlerhaften Bereichs eines IC-Prüflings verbessert werden konnte.

Claims (5)

1. Ionenstrahl-Testgerät (300), das mit einem Testmustergenerator (200) verbunden ist, welcher Testmuster an einem Prüfling (DUT) anlegt, wobei das Ionenstrahl-Testgerät (300) mithilfe von Ionenstrahlen die Oberfläche des Prüflings (DUT) abtastet und durch Messen der Menge der durch die Bestrahlung mit den Ionenstrahlen erzeugten Sekundärelektronen eine Potentialverteilung auf der Oberfläche des Prüflings (DUT) ermittelt, gekennzeichnet durch
mindestens zwei Bilddaten-Empfangseinrichtungen (305A, 305B), die jeweils abhängig von einem Muster-Stopsignal, das jeweils bei Auftreten von zwei Stop-Mustern (r, n) an dem Testmustergenerator (200) geliefert wird, die empfangenen Bilddaten aufnehmen,
eine Berechnungsvorrichtung (309), die einen Unterschied in den von den beiden Bilddaten-Empfangseinrichtungen (305A, 305B) aufgenommenen Bilddaten berechnet, und
einen Monitor (306) zur Anzeige der Bilddaten des von der Berechnungsvorrichtung (309) berechneten Unterschied.

2. Ionenstrahl-Testgerät (300) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (308) zur Erzeugung eines Empfangs-Bestätigungssignals (WCMP), welches an den Testmustergenerator (200) abgegeben wird, wenn die Bilddaten- Empfangseinrichtungen (305A, 305B) den Empfang der Bilddaten abgeschlossen haben.

3. System (100) zum Testen eines IC, bestehend aus einem Ionenstrahl-Testgerät (300) nach Anspruch 1 oder 2 und einem Testmustergenerator (200), der wiederholt neue Testmuster sowie entsprechende Testmustersignale an einen Prüfling (DUT) anliegt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Testmustergenerator (200) umfaßt eine Vorrichtung (203) zum Festlegen eines Stopmusters, in dem zumindest zwei Testmuster festgelegt sind, bei deren Auftreten die Testmustererneuerung des Testmustergenerators (200) unterbrochen wird,
eine Muster-Haltevorrichtung (204), die die Testmustererneuerung des Testmustergenerators (200) vorübergehend unterbricht, wenn der Testmustergenerator (200) eines der beiden in der Vorrichtung (203) festgelegten Testmuster erzeugt, und
eine Vorrichtung (205) zum Erzeugen eines Stopsignals (STP), die ein Muster- Stopsignal ausgibt, wenn die Testmustererneuerung des Testmustergenerators (200) unterbrochen ist.

4. System (100) zur Fehleranalyse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster-Haltevorrichtung (204) die Unterbrechung der Testmustererneuerung des Testmustergenerators (200) aufhebt, wenn von der Vorrichtung (308) zur Erzeugung eines Bestätigungssignals ein Empfangs-Bestätigungssignal (WCMP) empfangen wird, welches eine vollständige Bilddatengewinnung des Ionenstrahl- Testgeräts (300) anzeigt.

5. Verfahren zum Ermitteln eines fehlerhaften Bereiches eines IC-Prüflings (DUT), wobei ein Testmustergenerator (200) Testmuster an einen in einem IC-Testgerät (100) angeordneten Prüfling anlegt, ein Ionenstrahl-Testgerät (300) die Oberfläche des Prüflings (DUT) mit Ionenstrahlen abtastet, und die Menge der an der bestrahlten Oberfläche des Prüflings (DUT) erzeugten Sekundärelektronen gemessen wird und abhängig von dieser gemessenen Menge an Sekundärelektronen eine Potentialverteilung der Oberfläche des Prüflings (DUT) ermittelt wird, gekennzeichnet durch die Schritte
Festlegen von zumindest zwei Halte-Testmustern (r, n),
Abschalten der Stromversorgung des Prüflings (DUT), wenn das erste Testmuster (r) an den Prüfling (DUT) anliegt,
Abtasten des Prüflings (DUT) mit einem Ionenstrahl und Aufnehmen der daraus gewonnenen ersten Bilddaten,
Einschalten der Stromversorgung des Prüflings (DUT), zumindest wenn das zweite Testmuster (n) an dem Prüfling (DUT) anliegt,
Abtasten des Prüflings (DUT) mit Ionenstrahlen und Aufnehmen von zweiten Bilddaten,
Berechnen des Unterschiedes zwischen den ersten und zweiten Bilddaten, und Ermitteln eines fehlerhaften Bereiches des Prüflings (DUT) anhand seines Bildes, welches von einem Bild eines fehlerfreien Prüflings abweicht, und Darstellen des Bildes des Prüflings (DUT).