DE3688612T2

DE3688612T2 - System mit Elektronenstrahlprüfsonde zum Analysieren integrierter Schaltungen.

Info

Publication number: DE3688612T2
Application number: DE86402502T
Authority: DE
Inventors: Neil Richardson
Original assignee: Schlumberger Technologies Inc
Current assignee: Schlumberger Technologies Inc
Priority date: 1985-11-15
Filing date: 1986-11-12
Publication date: 1993-10-28
Anticipated expiration: 2006-11-13
Also published as: EP0226494A3; US4706019A; DE3688612D1; DE226494T1; EP0226494A2; JPH0815172B2; CA1256587A; JPS62276848A; EP0226494B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf das Gebiet der Prüfung integrierter Schaltkreise und, genauer gesagt, auf ein Elektronenstrahlprüfsondensystem für die Messung der Potentiale auf integrierten Schaltkreisen.
Fortschritte bei der Auslegung und Herstellung von integrierten Schaltkreisen machen es jetzt möglich, integrierte Schaltkreise zu schaffen mit tatsächlich Millionen von Transistoren und Zehnmillionen von Leitern, die diese Transistoren miteinander verbinden. Dieses Niveau der Kompliziertheit bei integrierten Schaltkreisen hat zu erheblichen Schwierigkeiten bei der Fehlerbehebung von neu konstruierten integrierten Schaltkreisen geführt. Diese Schwierigkeiten können am besten im Kontext des folgenden Beispiels beschrieben werden, das die typischen Schritte erläutert, welche ausgeführt werden, um einen neuen integrierten Schaltkreis zu schaffen.
Der Prozeß beginnt normalerweise mit einem Konstruktions- Ingenieur, der die vorgeschlagene Schaltung in ein Computer-Simulations- Programm eingibt. Die Kosten von Konstruktionsfehlern können sehr hoch sein, wenn solche Fehler erst dann entdeckt werden, wenn der integrierte Schaltkreis, der in Rede steht, hergestellt worden ist. Demgemäß werden Schaltungs-Simulations-Programme verwendet zur Prüfung der Schaltung. Das an der Universität von Californien in Berkeley, Californien, entwickelte Programm SPICE ist typisch für solche Simulations-Programme. Der in Rede stehende integrierte Schaltkreis wird aufgebaut aus einem oder mehreren Schaltkreiselementen, wie Transistoren. Unter Verwendung einer Konstruktionswerkstation wird jedes dieser Elemente in das Simulations-Programm eingegeben zusammen mit den Verbindungen zwischen diesen Elementen. Die Verbindungsliste wird oft als eine NET-Liste bezeichnet. Das Verhalten jedes der Schaltkreiselemente, wenn verschiedene Potentiale an spezifierte Klemmen auf dem in Rede stehenden Element angelegt werden, wird ebenfalls in das Simulations-Programm eingegeben.
Wenn die Ergebnisse des Simulations-Programms zeigen, daß die Schaltungskonstruktion theoretisch korrekt ist, spezifiziert dann der Konstruktions-Ingenieur das Layout der Schaltung auf dem Siliziumsubstrat. Jedes Element in der integrierten Schaltung wird definiert durch ein Polygon in einer oder mehreren Masken. Diese Masken werden verwendet zum Steuern der Bereiche auf dem Siliziumsubstrat, die von den verschiedenen Ätz- und Aufbringschritten bei dem Herstellungsprozeß beeinflußt werden, der verwendet wird, um den integrierten Schaltkreis zu fertigen. Die verschiedenen Polygone werden in ein Maskenauslegungsprogramm über eine Maskenherstellungswerkstation eingegeben. Es sollte festgehalten werden, daß die relativen Positionen der verschiedenen Elemente auf dem Siliziumsubstrat durch diese Masken definiert im allgemeinen deutlich unterschiedlich ist von den relativen Positionen der verschiedenen Elemente in dem ursprünglichen schematischen Diagramm, das in das Simulations-Programm eingegeben wurde. Der Ingenieur kann demgemäß nicht einfach die Eingabe verwenden, welche das schematische Diagramm spezifiziert, das für das Simulations-Programm zum Erzeugen der Masken erzeugt wurde.
Wenn die Masken einmal definiert worden sind, wird das Layout anhand der NET-Listen-Daten überprüft, verwendet bei dem Simulations- Programm, unter Verwendung eines Auslegungsverifikationsprogramms. Typisch für solche Programme ist das Programm DRACULA, das man von ECAD, Inc. in Santa Clara, CA. erhalten kann. Dieses Programm verwendet als seinen Eingang die Layout-Daten, verwendet zum Definieren der Masken, und die Eingabedaten, verwendet zum Simulieren der Schaltung unter Verwendung von SPICE. Zusätzlich erfordert das Auslegungsverifikationsprogramm Daten, die spezifieren, wie jedes Standardelement in dem Schaltkreis aufgebaut wird in Ausdrücken von überlappenden Polygonen auf den verschiedenen Masken. Beispielsweise besteht ein typischer Feldeffekttransistor aus einer dünnen Schicht aus Polysilizium über einer Diffusionsschicht. Die Herstellung des Transistors wird demgemäß spezifiziert durch Polygone in der Maske, verwendet zum Spezifizieren der Diffusionsschicht, sowie in der Maske, verwendet zum Spezifizieren der Polysiliziumschicht. Zusätzliche Polygone spezifizieren Verbindungen zu diesem Transistor und sind ebenfalls in den Masken vorhanden, verwendet zum Definieren einer Metallschicht. Aus den Layout-Daten erzeugt das Auslegungsverifikationsprogramm eine NET-Liste, welche die Verdrahtungen zwischen jedem der Standardelemente in dem integrierten Schaltkreis enthält. Diese Standardelemente werden durch "Namen" identifiziert, die unterschiedlich sind von den "Namen", die bei der Simulations-Programm- Dateneingabe verwendet wurden. Beispielsweise kann Transistor 1 in den Simulations-Programm-Daten, Transistor 200 in der Auslegungsverifikationsprogramm-NET-Liste sein. Nach Erstellen der NET-Liste aus den Layout- Daten setzt dann das Auslegungsverifikationsprogramm dazu an, jene Liste mit der NET-Liste, verwendet durch das Simulations-Programm, in Übereinstimmung zu bringen. Wenn irgend welche Nicht-Übereinstimmungen gefunden werden, so werden diese offengelegt, damit die Layout-Daten korrigiert werden können.
Nachdem die Layout-Daten eingegeben und verifiziert worden sind, werden sie verwendet für die Fabrikation des gewünschten integrierten Schaltkreises. Der resultierende integrierte Schaltkreis wird dann an einen Schaltkreiserprober angeschlossen, der verwendet wird, um die Schaltung zu prüfen. Der Schaltkreiserprober liefert Eingangssignale an die verschiedenen Eingangsklemmen des integrierten Schaltkreises und vergleicht die Signale an den verschiedenen Ausgangsklemmen mit jenen, die von einem richtig funktionierenden Schaltkreis erwartet würden. Wenn diese Prüfprozedur ergibt, daß der integrierte Schaltkreis nicht in Übereinstimmung mit seiner Auslegung arbeitet, muß ein Ingenieur den Grund für die Fehlfunktion feststellen. Eine solche Fehlfunktion kann entweder von Konstruktions- oder Fabrikationsfehlern herrühren.
Wenn der Ingenieur mit dem Problem der Fehlersuche eines Schaltkreises konfrontiert wurde, hergestellt aus einzelnen Komponenten, wie Transistoren und Widerständen, die durch Drähte verbunden sind, könnte er verifizieren, daß jedes Schaltkreiselement vorhanden ist, und dann das Potential als Funktion der Zeit an den Eingängen und Ausgängen jedes der Schaltkreiselemente messen, um zu bestimmen, welche Elemente, wenn überhaupt, defekt wären. Die Ausführung eines analogen Vorgehens bei einem integrierten Schaltkreis ist kompliziert wegen der winzigen Abmessungen der einzelnen Schaltungselemente und Leiter, die sie verbinden. Im Prinzip können kleine mechanische Sonden, verbunden mit einem Oszilloskop oder anderem Potentialmeßsystem, verwendet werden, um das Potential an einem bestimmten Leiter zu bestimmen. Es ist jedoch schwierig, solche mechanischen Sonden an einem Leiter zu positionieren, ohne den Leiter zu beschädigen. Darüber hinaus können solche mechanischen Sonden die zu messende Schaltung kapazitiv belasten und demgemäß das Potential ändern, das der Ingenieur messen möchte. Im Ergebnis sind Elektronenstrahlprüfsondensysteme entwickelt worden, um diese Art von Messung auszuführen.
Elektronstrahlprüfsondensysteme nach dem Stand der Technik sind im wesentlichen modifizierte Rasterelektronenmikroskope. Sie bestehen aus einem Elektronenstrahl, einem Mittel für die Fokussierung des Elektronenstrahls auf einen Punkt auf dem integrierten Schaltkreis und einem Mittel zum Messen der Energieverteilung von Elektronen, die den in Rede stehenden Punkt auf dem integrierten Schaltkreis in Abhängigkeit von dem Elektronenstrahlbombardement desselben verlassen. Das Elektronenstrahlprüfsondensystem kann entweder verwendet werden als ein Rasterelektronenmikroskop oder als ein Mittel für die Messung des Potentials an einem ausgewählten Punkt auf der Oberfläche des integrierten Schaltkreises. Bei Verwendung des Elektronenstrahlprüfsondensystems in einem Rasterelektronenmikroskopmodus kann ein Bild der Oberfläche des integrierten Schaltkreises gewonnen werden und verglichen werden mit den Masken, die bei der Herstellung des in Rede stehenden integrierten Schaltkreises verwendet wurden. Solche Bilder ermöglichen der Bedienungsperson nach offensichtlichen Herstellungsfehlern zu suchen, wie einem fehlenden Leiter, der zwei Schaltungselemente verbindet. Durch Richten des Elektronenstrahls auf einen Leiter und überprüfen der Energieverteilung der Sekundärelektronen, erzeugt in Abhängigkeit von dem Elektronenstrahlbombardement des Leiters, kann das Potential auf dem Leiter an dem Auftreffpunkt abgeleitet werden und verglichen werden mit dem erwarteten Potential an diesem Punkt.
Es ist schwierig, den Punkt auf dem integrierten Schaltkreis zu lokalisieren entsprechend einem gegebenen Punkt in einem Schemadiagramm des Schaltkreises. Bei Beginn der Fehlerbeseitigungsprozedur hat der Prüf-Ingenieur nur die Ergebnisse der Schaltkreiserprobertests, die ihn leiten bei der Lokalisierung der Quelle der Fehlfunktion. Diese Ergebnisse werden verwendet zum Vermuten der wahrscheinlichsten Stelle in dem Schemadiagramm der Schaltung, bei der die fehlfunktionierende Komponente lokalisiert ist. Er muß dann die physische Stelle auf der Oberfläche des integrierten Schaltkreises bestimmen, an der sich diese Komponente befindet, den integrierten Schaltkreis so positionieren, daß das Elektronenstrahlprüfsondensystem diese Stelle sehen kann, und dann den integrierten Schaltkreis an der Stelle, die in Rede steht, überprüfen. Um diese Prozedur auszuführen, muß er zuerst die in Rede stehende Komponente in der NET-Liste finden, die in dem Simulations-Programm verwendet wurde. Er muß dann die entsprechende Komponente in den Layout-Daten finden und die physischen Koordinaten dieser Komponente relativ zu irgend einer bekannten Stelle auf der Oberfläche des integrierten Schaltkreises bestimmen, etwa die Ecke des Chips, auf welchem der integrierte Schaltkreis hergestellt wird. Schließlich muß er die Bühne verwenden, um diese Koordinaten innerhalb des Sichtfelds des Rasterelektronenmikroskops zu positionieren. Wenn die von ihm gewählte Komponente nicht die defekte ist, muß er eine andere Annahme treffen und diesen Prozeß wiederholen. Dieses Arbeitsverfahren ist nicht nur zeitaufwendig, sondern auch fehlerträchtig, da im allgemeinen die Komponenten in den Layout-Daten andere "Namen" haben als die entsprechenden Komponenten in den Simulations-Programm-Daten.
Ferner liefern Elektronenstrahlprüfsondensysteme nach dem Stand der Technik kein bequemes Mittel für den Vergleich der Rasterelektronenmikroskopmessungen mit jenen, die man von dem Layout und den Simulations-Programm-Daten erwartet. Wenn beispielsweise der gewünschte Punkt auf dem integrierten Schaltkreis lokalisiert worden ist, und ein Abbild der Oberfläche erzeugt worden ist, muß der Prüf-Ingenieur es mit dem Bild vergleichen, das von den Layout-Daten erwartet wurde, um festzustellen, ob die Komponenten korrekt hergestellt wurden. Bestenfalls hat er eine Kopie der Masken, die aus diesen Daten erzeugt wurden. Demgemäß muß er ein Bild auf einem Katodenstrahlröhrenbildschirm, das einen kleinen Ausschnitt aus dem integrierten Schaltkreis zeigt, mit einer Zeichnung der gesamten Maske auf einem Stück Papier vergleichen. Solche visuellen Vergleiche sind schwierig auszuführen.
Schließlich eignen sich die Elektronenstrahlprüfsondensysteme nach dem Stand der Technik wenig für automatisierte Fehlersuche. Da diese Systeme die Layout- und Simulations-Programm-Daten, verwendet bei der Konstruktion und Fabrikation des zu prüfenden integrierten Schaltkreises, nicht enthalten, müßten sie auf den Prüf-Ingenieur zurückgreifen, um jeden Punkt, der zu überprüfen ist, zu bestimmen unter Anwendung der oben beschriebenen zeitaufwendigen Prozeduren.
Einige Elektronenstrahlprüfsondensysteme nach dem Stand der Technik weisen Merkmale auf, von denen auch bei der vorliegenden Erfindung Gebrauch gemacht wird.
EP-A-0 104 534 offenbart ein solches System, bei dem eine Beziehung hergestellt wird zwischen einem Logik-Schaltkreis und dem physikalischen Layout, das bei der Positionierung des Strahls auf dem Prüfling angewandt wird. Es wurden Anstrengungen unternommen, eine automatische Positionierung vorzusehen, die jedoch schwierig ist beim Prüfen von hochintegrierten Schaltkreisen.
EP-A-0 196 958 bildet Stand der Technik nach den Vorschriften des Art. 54(3) EPÜ. Sie offenbart mechanische Mittel zum Verlagern des Elektronenstrahls relativ zu dem Prüfling in einer besonders vorteilhaften Weise, von der auch bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Gebrauch gemacht wird.
EP-A-0 180 072 bildet Stand der Technik nach den Vorschriften des Art. 54(3) EPÜ. Sie offenbart ein Verfahren für die Fehlerbeseitigung integrierter Schaltkreise mit Hilfe einer Elektronenstrahlprüfsonde. Für die Auswahl eines Prüfpunktes werden der Abschnitt des Layouts des integrierten Schaltkreises entsprechend diesem Punkt und seine Umgebung abgebildet, und der Prüfpunkt wird auf dem Layout markiert. Positioniersignale werden abgeleitet von der Markierungsstelle, um so den Strahl der Sonde zu richten.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Elektronenstrahlprüfsondenverfahren und eine Vorrichtung für die Ausführung des Verfahrens zu schaffen, welche die Fehleranalyse insbesondere bei zu prüfenden sehr hoch integrierten Schaltkreisen erleichtert.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist durch Patentanspruch 1 definiert. Die Vorrichtung ist definiert durch Patentanspruch 3. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte Merkmale des Verfahrens bzw. der Vorrichtung.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Elektronenstrahlprüfsondensystems gemäß vorliegender Erfindung.
Fig. 2 illustriert die Elektronenstrahlprüfsonde, verwendet bei dem Elektronenstrahlprüfsondensystem nach Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm des Datenverarbeitungssystems, das in dem Elektronenstrahlprüfsondensystem nach Fig. 1 verwendet wird.
Fig. 4 ist eine typische Abbildung, erzeugt durch die vorliegende Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

HARDWARE, DIE BEI DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG EINGESETZT WIRD Ein Blockdiagramm eines Elektronenstrahlprüfsondensystems gemäß der vorliegenden Erfindung zur Analyse von integrierten Schaltkreisen ist bei 10 in Fig. 1 dargestellt. Das Elektronenstrahlprüfsondensystem hat drei funktionelle Elemente, eine Elektronenstrahlprüfsonde 12, einen Schaltkreiserprober 14 und ein Datenverarbeitungssystem 16 mit einem Bildschirmterminal 18. Der zu analysierende integrierte Schaltkreis wird in der Elektronenstrahlprüfsonde 12 so plaziert, daß Potentialmessungen an verschiedenen Punkten des integrierten Schaltkreises ausgeführt werden können. Die Punkte, an denen solche Messungen auszuführen sind, werden der Elektronenstrahlprüfsonde 12 über das Datenverarbeitungssystem 16 mittels eines Busses 22 zugeführt. Während der Schaltkreisanalyse wird ein Prüfsignalmuster an den integrierten Schaltkreis durch den Schaltkreiserprober 14 angelegt, der mit dem integrierten zu prüfenden Schaltkreis über einen Bus 24 verbunden ist. Das Datenverarbeitungssystem 16 kann auch verwendet werden, um das angewandte Prüfsignalmuster zu spezifizieren und die Zeitlage der Potentialmessungen relativ zu dem Prüfsignalmuster. Das Elektronenstrahlprüfsondensystem wird von einer Bedienungsperson gesteuert, welche Befehle über das Bildschirmterminal 18 eingibt.
Die Elektronenstrahlprüfsonde 12 ist mit mehr Einzelheiten in Fig. 2 dargestellt. Die Elektronenstrahlprüfsonde 12 umfaßt drei Komponenten, die auf einer Stellfläche 25 aufgebaut sind: Eine Bühne 26, eine Sondenkarte 28 und eine Elektronenstrahlsäule 29. Ein Wafer 27, welcher den zu prüfenden integrierten Schaltkreis 30 enthält, ist auf der Bühne 26 montiert. Die Bühne 26 wird verwendet zum Positionieren des Wafers 27 relativ zu der Sondenkarte 28, die zur Ankopplung von Betriebsleistungs- und Prüfsignalen an den integrierten Schaltkreis 30 verwendet wird. Diese Prüfsignale werden von der Sondenkarte 28 über den Bus 24 empfangen. Die Leistungs- und Prüfsignale, die hier in Rede stehen, werden an den integrierten Schaltkreis über mechanische Sonden angekoppelt. Eine typische solche Sonde ist bei 35 gezeigt. Diese mechanischen Sonden gelangen in Kontakt mit dem integrierten Schaltkreis 30 auf Anschlußkissen, die auf der Kante des integrierten Schaltkreises 30 angeordnet sind. Der Wafer 27 kann relativ zu der Sondenkarte 28 bewegt werden unter Verwendung von einem oder mehreren von vier Bühnenpositioniermitteln 31, 32, 33 und 34. Diese Positioniermittel werden verwendet zum Positionieren des integrierten Schaltkreises 30 derart, daß die Sonden 35 in elektrischen Kontakt mit dem integrierten Schaltkreis 30 gelangen. Die Positionssteuerung ermöglicht, daß der Wafer in jede von zwei zueinander senkrechten Richtungen, die mit x und y bezeichnet sind, parallel zur Ebene der Sondenkarte 28 bewegt werden kann, in eine Richtung, die mit z bezeichnet ist, die senkrecht zu der Ebene der Sondenkarte 28 ist, und um eine Achse parallel zur z-Richtung verdreht werden kann. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Positioniermittel 31, 32, 33 und 34 Mikrometer. Manuelle Steuerung der Mikrometer ist akzeptabel, da die Zeit zum Positionieren des integrierten Schaltkreises 30 relativ zur Sondenkarte 28 kurz ist im Vergleich mit der Zeit, die typischerweise erforderlich ist, um den integrierten Schaltkreis 30 zu analysieren.
Ausführungsformen, bei denen jedes der Positioniermittel 31, 32, 33 und 34 Schrittmotoren umfaßt, die von Signalen auf Bus 22 gesteuert werden, verstehen sich für Fachleute von selbst. Solche Ausführungsformen würden ermöglichen, daß das Datenverarbeitungssystem 16 die Positionierung des integrierten Schaltkreises 30 relativ zu der Sondenkarte 28 ausführt.
Die Elektronenstrahlsäule 29 erzeugt einen Elektronenstrahl längs einer Achse 36 durch Beschleunigen von Elektronen aus einer Elektronenquelle 37. Der Elektronenstrahl kann ein- und ausgeschaltet werden durch das Anlegen eines Potentials an Unterdrückungselektroden 38. Die Unterdrückungselektroden 38 erhalten solche Potentiale unter Steuerung des Datenverarbeitungssystems 16 über Bus 22. Wenn der Elektronenstrahl eingeschaltet wird, verläßt der Elektronenstrahl die Elektronenstrahlsäule 29, tritt durch eine Öffnung in der Oberfläche 25 und in der Sondenkarte 28 und trifft dann auf den integrierten Schaltkreis 30 an dem gewünschten Punkt.
Der Punkt, an dem der Elektronenstrahl auf den integrierten Schaltkreis 30 auftrifft, wird durch zwei Positioniermittel 40 und 41 festgelegt. Zwei Positioniermittel sind erforderlich, da das Sichtfeld einer Elektronenstrahlsäule im allgemeinen zu klein ist, um die Bombardierung des gesamten integrierten Schaltkreises 30 mit dem Elektronenstrahl zu ermöglichen, ohne die Elektronenstrahlsäule zu bewegen. Das Positioniermittel 40 wird verwendet zum Definieren des Sichtfeldes der Elektronenstrahlsäule 29, und das Positioniermittel 41 wird verwendet zum Definieren des Punktes in diesem Sichtfeld, an dem der Elektronenstrahl auf den integrierten Schaltkreis 30 trifft. Das Positioniermittel 40 bestimmt die Position der Elektronenstrahlsäule 29 realtiv zur Oberfläche 25. Das Positioniermittel 40 ist auf einer Struktur 42 montiert, die starr mit der Oberfläche 25 verbunden ist. Das Positioniermittel 40 ermöglicht, daß die Elektronenstrahlsäule 29 in jeder von zwei zueinander senkrechten Richtungen, mit x und y bezeichnet, parallel zur Oberfläche 25 bewegt werden kann. In der bevorzugten Ausführungsform besteht das Positioniermittel 40 aus zwei Mikrometern, jedes mit einem Schrittmotor versehen, und gesteuert von dem Datenverarbeitungssystem 16 über entsprechende Signale auf Bus 22.
Das zweite Positioniermittel 41 wird verwendet zum Auslenken des Elektronenstrahls in jeder von zwei zueinander senkrechten Richtungen parallel zur Oberfläche 25. In der bevorzugten Ausführungsform sind diese Richtungen dieselben wie die Richtungen, verwendet von dem Positioniermittel 40. In der bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Positioniermittel 41 zwei Ablenkspulen, die gesteuert werden vom Datenverarbeitungssystem 16 über Signale auf Bus 22. Das Positioniermittel 41 ermöglicht, daß der Elektronenstrahl mit einer Genauigkeit von weniger als ein Mikron auf der Oberfläche des integrierten Schaltkreises 30 positioniert werden kann.
Die Bombardierung des integrierten Schaltkreises 30 durch den Elektronenstrahl führt zur Erzeugung von Sekundärelektronen, deren Energieverteilung in Beziehung steht mit dem Potential auf dem integrierten Schaltkreis 30 an dem Bombardierungspunkt. Die Sekundärelektronen laufen in einer Richtung parallel zur Elektronenstrahlachse 36 in einer Richtung entgegen jener des Elektronenstrahls. Die Sekundärelektronen, welche Energien oberhalb einer vorbestimmten Energie haben, werden in einen Sekundärelektronendetektor 46 abgelenkt durch Anlegen geeigneter Potentiale an Elektroden in der Elektronenstrahlsäule 29. Diese Elektroden sind im einzelnen in einer gleichzeitig anhängenden Anmeldung beschrieben mit dem Titel "An Improved Electron Beam Test Probe for Integrated Circuit Testing", Serien Nr. 766,905, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird. Die Signale von dem Sekundärelektronendetektor 46 werden auf das Datenverarbeitungssystem 16 über Bus 22 gekoppelt.
Der Elektronenstrahl und der integrierte Schaltkreis 30 müssen sich in einem Vakuum befinden, damit die Elektronenstrahlprüfsonde richtig arbeitet. Die bevorzugte Ausführungsform verwendet eine Vakuumkammer, die aus drei Strukturen besteht. Die Elektronenstrahlsäule 29 befindet sich in einem luftdichten Behälter mit einer Begrenzung 43. Diese Begrenzung ist mit der Oberfläche 25 durch eine zweite Struktur, einen Faltenbalg 45, verbunden, der die Bewegung der Elektronenstrahlsäule 29 relativ zu der Oberfläche 25 ohne Beschädigung der Integrität des Vakuums in der Elektronenstrahlsäule 29 zuläßt. Schließlich ist die Bühne 26 auf einer dritten Vakuumbegrenzung 46 montiert, die mit der Oberfläche 25 verbunden ist. In der bevorzugten Ausführungsform kann die Vakuumbegrenzung 46 abgenommen werden, um Zugang zu der Bühne 26 und der Sondenkarte 28 zu erlangen.
Die Elektronenstrahlprüfsonde, die bei der vorliegenden Erfindung benutzt wird, reduziert erheblich zwei Probleme, die den Elektronenstrahlprüfsondensystemen nach dem Stand der Technik eigen waren. Bei Elektronenstrahlprüfsondensystemen nach dem Stand der Technik wird der Wafer 27 relativ zu der Sondenkarte 28 positioniert, und dann wird die Kombination aus Wafer 27 und Sondenkarte 28 relativ zu der Elektronenstrahlsäule bewegt, die fest in Position bleibt. Wie oben ausgeführt, ist es schwierig, den Wafer und die Sondenkarte gemeinsam zu bewegen, ohne die elektrischen Kontakte zwischen den Sonden auf der Sondenkarte und dem zu prüfenden integrierten Schaltkreis zu unterbrechen. Die vorliegende Erfindung vermeidet dieses Problem, indem ein Mittel vorgesehen wird, den Wafer relativ zu der Sondenkarte zu verlagern, welches unabhängig ist von den Mitteln, die verwendet werden, um die Elektronenstrahlsäule relativ zu der Sondenkarte zu bewegen. Wenn demgemäß der Wafer 27 einmal relativ zu der Sondenkarte 28 durch Betätigen der Positioniermittel auf der Bühne 26 positioniert ist, kann er fest bleiben, da die Elektronenstrahlsäule 29 separat positionierbar ist relativ zu dem Wafer 27 und der Sondenkarte 28 unter Verwendung der Positioniermittel 40.
Zweitens erforderten Elektronenstrahlprüfsondensysteme nach dem Stand der Technik, daß der Wafer und die Sondenkarte gemeinsam in die Vakuumkammer längs einer Richtung parallel zur planaren Oberfläche eingeführt werden mußten, auf der die Elektronenstrahlprüfsonde montiert ist. In diesen Systemen nach dem Stand der Technik befindet sich die Elektronenstrahlsäule auf der Oberseite einer Kammer, in der der Wafer und die Sondenkarte plaziert werden, wobei die in Rede stehende Kammer sich oberhalb einer planaren Oberfläche befindet. Der Elektronenstrahl läuft in Abwärtsrichtung, tritt in diese Kammer ein und trifft auf die integrierte Schaltung, nachdem er durch die Sondenkarte gelaufen ist, wobei die Positioniermittel für das Bewegen des Wafers und der Sondenkarte sich unterhalb des Wafers befinden. Diese Art von begrenztem Zugang zu der Sondenkarte und den Positioniermitteln kompliziert die Einfügung des Wafers in die Elektronenstrahlprüfsonde und seine Positionierung relativ zu der Sondenkarte. Zusätzlich macht dies den Austausch der Sondenkarte und des Bühnenaufbaus schwierig, wenn man einen integrierten Schaltkreis prüfen möchte, der nicht Teil eines Wafers ist, beispielsweise einen integrierten Schaltkreis, der auf einem Träger montiert ist, welcher seine Signale durch Stifte, die in einen Sockel eingefügt sind, empfängt.
Die vorliegende Erfindung vermeidet dieses Problem durch Montieren der Elektronenstrahlsäule 29 an der Unterseite der Fläche 25. Dies ermöglicht das vollständige Abnehmen der Vakuumbegrenzung 46, und damit einen erheblich verbesserten Zugang zu der Sondenkarte 28 und Bühne 26. Indem man darüber hinaus austauschbare Vakuumbegrenzungen 46 verwendet, werden die Arbeitsgänge, erforderliche für den Austausch von Bühnen, erheblich verringert. Hier wird jede Bühne auf einer separaten Vakuumbegrenzung 46 montiert. Man braucht deshalb nur eine Kombination Bühne Vakuumbegrenzung abzunehmen und sie durch eine andere solche Kombination zu ersetzen, um eine Änderung der Montagemittel bei dem integrierten Schaltkreis herbeizuführen.
Ein Blockdiagramm des Datenverarbeitungssystems 16 ist in Figur 3 gezeigt. Das Datenverarbeitungssystem 16 kann unterteilt werden in zwei größere funktionelle Gruppen, ein Computersystem 50 und ein Elektronenstrahlprüfsondensteuersystem 52. Das Computersystem 50 muß in der Lage sein, mit hoher Auflösung Bilder der Oberfläche des zu prüfenden integrierten Schaltkreises zu speichern, zu verarbeiten und wiederzugeben. Zusätzlich muß es schematische Diagramme und simulierte Bilder der Oberfläche des integrierten Schaltkreises speichern, verarbeiten und wiedergeben, die berechnet werden aus den schematischen und den Layout- Daten, verwendet bei der Herstellung des integrierten Schaltkreises. In der bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Computersystem 50 einen Mikroprozessor 54, einen 2 Megabyte RAM-Speicher 56, und einen Datenspeicherungsmodul 58 mit einer Speicherkapazität von mindestens 140 Megabyte. Vorzugsweise ist der Datenspeicherungsmodul 58 ein Festplattenspeicher. Zusätlich umfaßt das Computersystem 50 ein Wiedergabeterminal 18 mit einer Wiedergabeschnittstelle 60 für die Anspeisung eines hochauflösenden Farbwiedergabeterminals 61 mit einer Auflösung von mindestens 1000 Zeilen. Das Wiedergabeterminal 18 umfaßt auch ein Tastenfeld für die Eingabe von Befehlen und ein Markermittel für die Spezifizierung von Punkten auf dem Wiedergabeschirm. Zum Verbessern der Zeit, die erforderlich ist zum Erzeugen einer graphischen Wiedergabe, umfaßt das Wiedergabeterminal 18 auch seinen eigenen Graphikgenerator 62 in der bevorzugten Ausführungsform. Zusätzlich umfaßt das bevorzugte Ausführungsbeispiel des Computersystems 50 Schnittstellen 64 für die Kommunikation mit anderen Computersystemen. Diese Komponenten sind an einen Kommunikationsbus 66 angekoppelt.
Das Elektronenstrahlprüfsondensteuersystem 52 umfaßt eine Anzahl von Schnittstellenschaltungen, verwendet zur Kommunikation mit der Elektronenstrahlprüfsonde 12 und dem Schaltkreiserprober 14. Die verschiedenen Schrittmotoren in der Elektronenstrahlprüfsonde 14 werden gesteuert über eine konventionelle Motorschnittstellenschaltung 72. Diese Schnittstelle ermöglicht dem Computersystem, die Elektronenstrahlsäule 29 relativ zu dem integrierten Schaltkreis 30 zu positionieren. In Ausführungsformen, bei denen die Bühne 26 ebenfalls Schrittmotoren für das Positionieren des Wafers 27, welcher den integrierten Schaltkreis enthält, relativ zur Sondenkarte 28 zu positionieren, werden auch die letztgenannten Schrittmotoren über diese Schnittstelle gesteuert.
Die zweite Schnittstellenschaltung ist ein Bildprozessor 74, der verwendet wird zum Positionieren des Elektronenstrahls unter Verwendung des zweiten Positioniermittels 41 in dem Elektronenstrahlprüfsondensystem. Diese Schnittstelle wird verwendet, um die Ströme in den Ablenkspulen, enthalten in dem Positioniermittel 41, festzulegen. Zusätzlich wird der Bildprozessor 74 verwendet, um das Signal von dem Sekundärelektronendetektor 46 einzugeben bezüglich des gemessenen Potentials auf dem integrierten Schaltkreis an dem Punkt auf dem integrierten Schaltkreis, bei welchem der Elektronenstrahl den integrierten Schaltkreis bombardiert.
Die dritte Schnittstellenschaltung 76 ist eine konventionelle serielle Schnittstelle für das Einstellen der verschiedenen Betriebsparameter der Elektronenstrahlsäule 29. Diese Betriebsparameter umfassen das Potential, verwendet zum Beschleunigen des Elektronenstrahls, die Ströme in verschiedenen Fokussierspulen, verwendet zum Ausfluchten des Elektronenstrahls längs der Elektronenstrahlsäulenachse 36, und die Ströme in den verschiedenen Fokussierlinsen in dem optischen System der Elektronenstrahlsäule. Diese Parameter sind im einzelnen beschrieben in der oben erwähnten gleichzeitig anhängenden Anmeldung (Serien Nr. 766.905).
Die vierte Schnittstellenschaltung 78 wird zur Steuerung der Unterdrückungselektroden 38 in der Elektronenstrahlsäule 29 verwendet. Die Unterdrückungselektroden 38 werden verwendet, um eine Zeit zu spezifizieren, zu welcher die Potentialmessungen erfolgen, relativ zu dem Prüfsignalmuster, das an den zu prüfenden integrierten Schaltkreis angelegt wird. Die Zeit, die erforderlich ist, um eine Potentialmessung auszuführen, ist generell viel länger als die Zeitspanne, innerhalb der das Prüfsignalmuster konstant bleibt. Demgemäß müssen Stroboskoptechniken verwendet werden. In einem Stroboskopsystem wird der Elektronenstrahl für eine kurze Zeitperiode an derselben des Prüfsignalmusters eingeschaltet. Jedesmal dann, wenn der Elektronenstrahl so gepulst wird, erfolgt eine Messung des Potentials auf dem integrierten Schaltkreis. Diese Messung hat ungenügende statistische Genauigkeit für die Ermöglichung einer genauen Bestimmung des Potentials auf dem integrierten Schaltkreis. Ein Mittelwert einer Anzahl solcher Messungen hat jedoch hinreichende Genauigkeit. Demgemäß bildet die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Mittelwert einer Anzahl von Potentialmessungen an derselben Stelle in dem Prüfsignalmuster. Dies erfolgt durch Erzeugen eines Triggerimpulses aus dem Prüfsignalmuster, erzeugt durch den Erprober 14 unter Verwendung eines Triggergenerators 80. Dieser Triggerimpuls definiert einen bestimmten Punkt in dem Prüfsignalmuster. Der Elektronenstrahl wird dann zu einer genauen Zeit nach Empfang dieses Triggerimpulses gepulst. Diese Zeit wird definiert durch einen Verzögerungskreis 82, der den Triggerimpuls an die Unterdrückungselektroden 38 anlegt nach einer Verzögerungszeit, spezifiziert durch das Computersystem 50 auf Bus 66. Dieses Triggerimpulssystem ist im einzelnen in der gleichzeitig anhängenden oben erwähnten Anmeldung (Serien Nr. 766,905) beschrieben.
Schließlich ermöglicht die fünfte Schnittstellenschaltung 84 dem Computersystem 50 mit dem Schaltungserprober 14 zu kommunizieren. Diese Schnittstellenschaltung bildet ein Mittel für die Steuerung des spezifischen Testsignalmusters, das an die verschiedenen Eingangsanschlüsse des zu prüfenden integrierten Schaltkreises angelegt wird. Es kann auch verwendet werden zum Ablesen der Potentiale an den verschiedenen Ausgangsanschlüssen auf dem integrierten Schaltkreis. Der Schaltkreiserprober 14 und die Schnittstellenschaltung 84 sind konventionell.

BEI DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG VERWENDETE DATEIEN

Vier Dateien werden in das Computersystem 50 vor der Prüfung eines integrierten Schaltkreises eingegeben. Diese vier Dateien definieren das Schemadiagramm der Schaltung, ein Layout-Diagramm für die integrierte Schaltung, eine Korrespondenztabelle, welche jedes Schaltungselement in dem Schema mit einem oder mehreren Elementen in dem Layout- Diagramm assoziiert, und ein Prüfsignalmuster, das an den integrierten Schaltkreis von dem Schaltkreiserprober 14 anzulegen ist.
Die erste Datei spezifiziert das Schemadiagramm der auf dem integrierten Schaltkreis herzustellenden Schaltung. Solche Dateien werden verwendet als Eingang für Schaltkreissimulationsprogramme, wie das SPICE-Programm, entwickelt von der Universität von Californien in Berkley, CA.. Typischerweise verwenden Schaltungskonstrukteure solche Simulationsprogramme zum Prüfen einer Schaltungsauslegung, bevor Masken für die Fabrikation der in Rede stehenden Schaltung hergestellt werden. Verschiedene Formate für Dateien, welche Schemadiagramme spezifizieren, existieren gegenwärtig. Zusätzlich zu dem SPICE-Format kann die vorliegende Erfindung Zugang haben zu Schema-Dateien im TEGAS-Format, verwendet von dem TEGAS-Schaltungssimulator, vertrieben von CALMA Inc. in San Jose, CA., und zu dem EDIF-Format, das als Normformat vorgesehen ist für die Industrie. Das EDIF-Format ist im einzelnen beschrieben in EDIF Electronic Design Interchange Format, Version 100, the EDIF user's group, Design Automation Department, Texas Instruments, P.O.Box 225474, MS3668, Dallas, Texas, 75265, dessen Inhalt hier durch Bezugnahme mit aufgenommen wird.
Die zweite Datei spezifiziert das Layout des integrierten Schaltkreises auf dem Wafer, auf welchem er fabriziert wird. Diese Datei wird verwendet zum Erzeugen der verschiedenen Masken, die im Fabrikationsprozeß eingesetzt werden. Im allgemeinen wird ein integrierter Schaltkreis hergestellt unter Verwendung einer Anzahl von Aufbringungs- und Ätzschritten zum Definieren der Schaltungselemente, die in dem Schemadiagramm spezifiziert sind. Beispielsweise würde ein Leiter, der zwei Anschlußpunkte verbindet, spezifiziert werden durch Plazieren eines Polygons, das die beiden in Rede stehenden Anschlüsse überlappt, in die Maske oder Masken, die verwendet werden für den Niederschlag einer Metallschicht auf der Oberfläche des Wafers. Ein Transistor würde spezifiziert durch überlappende Polygone, die in verschiedenen unterschiedlichen Masken lokalisiert sind. Die vorliegende Erfindung ist in der Lage, Layout-Diagramm-Dateien zu lesen, erzeugt für irgend eines aus einer Anzahl von Standardmaskenerzeugungsprogrammen. Die bevorzugte Ausführungsform verwendet Layout-Dateien, erzeugt im Apple 860 Format, verwendet von dem APPLICON work station program, erhältlich von APPLICON, Inc., Burlington, MA., und das CALMA GDS2 Format, verwendet von den CALMA GD52 work stations, vertrieben von CALMA, Inc.
Es ist festzuhalten, daß die Schaltungselemente, die im Schemadiagramm vorliegen, in unterschiedlicher Weise bezeichnet sind als die entsprechenden Elemente in den Layout-Dateien. Ein Transistor in dem Schemadiagramm wird generell als ein Schaltungselement bezeichnet, beispielsweise Transistor 7. Derselbe Transistor in der Layout-Datei wird repräsentiert durch überlappende Polygone auf verschiedenen Masken, beispielsweise Polygon 10 auf Maske 1, und Polygon 29 auf Maske 2 usw.. Ohne ein Mittel zum Bestimmen der Korrespondenz zwischen Elementen im Schemadiagramm und den entsprechenden Polygonen in den Layout-Daten ist es schwierig, die Layout-Daten zum Lokalisieren eines gegebenen Schaltungselements auf der Oberfläche des Wafers einzusetzen.
Die Korrespondenztabelle, welche die dritte oben erwähnte Datei bildet, umfaßt diese Mittel. Im Prinzip hat der Schaltungskonstrukteur die relevante Information für die Erzeugung einer Korrespondenztabelle zwischen dem Schemadiagramm und dem Layout-Diagramm, wie in den ersten beiden Dateien repräsentiert; die Eingabe dieser Tabelle von Hand wäre jedoch eine zeitaufwendige Aufgabe für einen integrierten Schaltkreis mit Millionen von Transistoren und Leitern. Die vorliegende Erfindung enthebt den Schaltungskonstrukteur dieser Aufgabe, indem Gebrauch gemacht wird von vorher nicht verwendeten Daten, erzeugt durch solche Auslegungsverifikationsprogramme zum Erzeugen dieser Korrespondenztabelle.
Genauer gesagt, wie oben ausgeführt, ist es wichtig, nachdem eine Konstruktion einer integrierten Schaltung in einem Schaltungssimulator, wie SPICE, geprüft worden ist, und die Maskenerzeugungsprogrammdatei für den integrierten Schaltkreis geschaffen worden ist, zu verifizieren, daß die in dem Schema spezifizierte Schaltung tatsächlich dieselbe ist wie jene, die in der Maskenerzeugungsprogrammdatei spezifiziert ist. Dieser Schritt ist erforderlich, um sicher zu sein, daß keine Irrtümer beim Eingeben der in dem Schemadiagramm enthaltene Information in die Maskenform aufgetreten sind. Da die Anzahl von Schaltkreiselementen auf einem typischen integrierten Schaltkreis sehr groß ist und das Plazieren der verschiedenen Schaltkreiselemente auf dem Wafer im allgemeinen deutlich abweichend ist von der Plazierung der entsprechenden Elemente in dem Schemadiagramm, ist es schwierig, diese Verifikation visuell durchzuführen. Demgemäß wurden Auslegungsverifikationsprogramme geschaffen zur Ausführung dieses Verifikationsprozesses in automatischer Weise.
Die Erzeugung dieser Korrespondenztabelle läßt sich leichter verstehen unter Bezugnahme auf die Art und Weise, in der ein typisches Auslegungsprogramm DRACULA seine Verifikationsfunktionen ausführt. Das DRACULA Programm ist von ECAD, Inc. in Santa Clara, CA. erhältlich. Bei der Durchführung seiner Auslegungsverifikationsaufgabe erzeugt das DRACULA Programm eine Korrespondenztabelle, die die Beziehungen zwischen jedem Element in der SPICE Schemadatei und den Schaltungselementen wiedergibt, die durch Polygone in der Layout-Datei beschrieben sind. Der Eingang zum DRACULA Programm besteht aus drei Dateien, wobei die ersten beiden die SPICE formatierte Schemadatei ist, und die Layout-Datei, verwendet zum Erzeugen der Fabrikationsmasken. Die dritte Datei spezifiziert, wie jedes Schaltungselement aus überlappenden Polygonen in unterschiedlichen Schichten der Layout-Datei erzeugt wird. Unter Verwendung der Layout-Datei und dieser dritten Datei ordnet das DRACULA Programm Schaltkreiselementbezeichnungen den verschiedenen überlappenden Polygonen zu und ordnet dann eine physische Stelle jedem solchen Element zu. Es erzeugt auch eine Layout-NET-Liste, welche die Verbindungen zwischen jedem dieser Elemente spezifiziert. Diese Layout-NET-Liste wird dann verglichen mit der entsprechenden Schema-NET-Liste in der Schemadatei. Wenn beim Eingeben der Layout-Daten kein Fehler begangen wurde, sollte es ein Element in der Layout-NET-Liste für jedes Element in der Schema-NET-Liste geben.
Um diesen Vergleich durchzuführen, muß das Programm zuerst eine Korrespondenztabelle erstellen, welche jedes Element in der Schema- NET-Liste einem Element in der Layout-NET-Liste zuordnet. Der "Name", der jedem Schaltungselement in der Layout-NET-Liste zugeordnet wird, wird im allgemeinen unterschiedlich sein von dem "Name", der demselben Element in der Schema-NET-Liste zugeordnet wird, da das Auslegungsverifikationsprogramm Namen den Schaltungselementen in Bezug auf deren Stelle auf der Wafer-Oberfläche zuordnet. Um diese Korrespondenztabelle aufzubauen, vergleicht das Auslegungsverifikationsprogramm die Verbindungen, die zu einem bestimmten Schaltungselement führen, mit jenen, die zu jedem Schaltungselement in der Schema-NET-Liste führen. Dieser Vergleichsprozeß beginnt mit den Schaltungselementen, die mit den Eingangs- und Ausgangskissen verbunden sind, welche rings um die Peripherie des integrierten Schaltkreises positioniert sind, da diese Elemente leicht in beiden NET-Listen identifiziert werden. Wenn diese einmal korrekt zugeordnet sind, werden den Schaltungselementen, die mit jenen verbunden sind, Namen gegeben usw..
In seinem normalen Betriebsablauf berichtet das DRACULA Programm nur über Diskrepanzen zwischen den beiden NET-Listen. Eine modifizierte Version des DRACULA Programms ist jedoch von ECAD, Inc. erhältlich, bei der die interne Korrespondenztabelle, welche jedes Schaltungselement in der Schemadatei mit einem oder mehreren Polygonen in der Layout-Datei verknüpft, ausgegeben wird. Diese Korrespondenztabelle ist die dritte Datei, die bei der vorliegenden Erfindung eingegeben wird.
Die vierte bei der vorliegenden Erfindung eingegebene Datei spezifiziert das Prüfsignalmuster, das von dem Schaltkreiserprober 14 zu verwenden ist. Diese Datei spezifiziert die Signale, die an den verschiedenen Eingängen des integrierten Schaltkreises, der zu prüfen ist, angelegt werden, und die Zeitlage dieser Signale relativ zueinander.
Ein Schlüsselmerkmal der vorliegenden Erfindung ist ihre Fähigkeit, ein bestimmtes Schaltungselement auf der Oberfläche des integrierten Schaltkreises zu lokalisieren durch Bezugnahme auf das Schaltungselement in Ausdrücken seiner Lokalisierung im Schemadiagramm des integrierten Schaltkreises. Wenn ein Ingenieur die Ursache einer Fehlfunktion in dem integrierten Schaltkreis finden muß, wählt er normalerweise ein Schaltungselement im Schemadiagramm, das er verdächtigt, die Quelle der Fehlfunktion zu sein. Er überprüft dann die Signale auf verschiedenen Eingangs- und Ausgangsanschlüssen dieses Schaltungselements unter Verwendung einer Elektronenstrahlprüfsonde. Elektronenstrahlprüfsondensysteme nach dem Stand der Technik verlangten von ihm, die Koordinaten der Positionierung auf der integrierten Schaltkreisoberfläche von jedem dieser Eingänge und Ausgänge zu bestimmen. Danach hatte er den Elektronenstrahl auf jede dieser Koordinaten auf der integrierten Schaltkreisoberfläche zu positionieren, um die in Rede stehenden Signale zu beobachten. Dies war eine zeitaufwendige und fehlerträchtige Prozedur.
Die vorliegende Erfindung führt diese Positionierfunktion automatisch aus. Das Wiedergabeterminal 18 wird verwendet, um den Abschnitt des Schemadiagramms darzustellen, welcher das in Rede stehende Schaltungselement enthält. Unter Verwendung eines Lichtstrahls oder eines anderen Markers markiert der Ingenieur das gewünschte Schaltungselement. Das Datenverarbeitungssystem 16 verwendet die Korrespondenztabelle, die oben beschrieben wurde, um festzulegen, welche der Polygone in dem Layout-Diagramm dem in Rede stehenden Schaltungselement entsprechen.
Die Koordinaten dieser Polygone werden bestimmt unter Verwendung der Layout-Datei, die oben beschrieben wurde. Die Elektronenstrahlsäule 29 wird dann so positioniert, daß der Abschnitt der integrierten Schaltkreisoberfläche, hergestellt unter Verwendung dieser Polygone, sich im Sichtfeld der Elektronenstrahlsäule 29 befindet. Der Abschnitt des Layout-Diagramms entsprechend diesem Sichtfeld wird ebenfalls auf dem Wiedergabeterminal 18 dargestellt zusammen mit einer Abbildung der Oberfläche des integrierten Schaltkreises, die sich innerhalb dieses Sichtfeldes befindet. Durch Spezifizieren der Koordinaten eines Punktes auf dem Layout-Diagramm unter Verwendung des Lichtzeigers, kann der Ingenieur bewirken, daß der Elektronenstrahl auf diesen Punkt auf der Oberfläche des integrierten Schaltkreises gerichtet wird. Das Potential als Funktion der Zeit an diesem Punkt der Oberfläche des integrierten Schaltkreises kann dann auf dem Wiedergabeterminal 18 angezeigt werden.

GEMÄSS DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG ERZEUGTE DARSTELLUNGEN

Eine typische Darstellung, erzeugt auf dem Wiedergabeterminal 18 durch die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, ist in Fig. 4 gezeigt. Diese Wiedergabe besteht aus vier Einzelbildern. Das erste Einzelbild 80 zeigt den Ausschnitt des Schemadiagramms des zu prüfenden integrierten Schaltkreises. Der Ingenieur spezifiziert ein bestimmtes Schaltungselement, indem er eine Stelle auf diesem Einzelbild markiert unter Verwendung eines Lichtzeigers oder eines anderen Markers.
Der Abschnitt des Layout-Diagramms, welches die Masken enthält, verwendet zur Herstellung dieses Schaltkreiselements, wird dann in dem zweiten Einzelbild 82 dargestellt. Die Polygone auf verschiedenen Masken sind schraffiert unter Verwendung verschiedener Muster, um dem Ingenieur bei der Interpretation dieses Diagramms zu helfen. Er kann dann den Elektronenstrahl so positionieren, daß er einen bestimmten Punkt auf der Oberfläche des integrierten Schaltkreises bombardiert, indem er eine Stelle auf diesem Layout-Diagramm unter Verwendung des Markers angibt.
Ein vom Elektronenstrahl erzeugtes Bild der Oberfläche des integrierten Schaltkreises entsprechend dem Abschnitt des Layout- Diagramms, dargestellt im zweiten Einzelbild, wird im dritten Einzelbild 84 gezeigt. Dieses Bild wird entsprechend dem Potential schattiert, das an jedem Punkt der integrierten Schaltkreisoberfläche erfaßt wird, wobei Bereiche höheren Potentials weniger schattiert sind als Bereiche niedrigeren Potentials. Um dem Ingenieur beim Vergleich dieses Bildes mit dem Layout-Diagramm zu helfen, kann das Layout-Diagramm diesem Bild überlagert werden. Eine solche Überlagerung ist im Einzelbild 84 von Fig. 4 dargestellt.
Das Potential als eine Funktion der Zeit an dem vom Ingenieur angegebenen Punkt ist im vierten Einzelbild 86, das in Fig. 4 dargestellt ist, wiedergegeben. Das Wiedergabeformat wird so gewählt, wie jenes, das bei konventionellen Oszilloskopen verwendet wird. Es besteht aus einer Graphik des Potentials an dem Punkt als Funktion der Zeit für Zeiträume in einem Zeitintervall, spezifiziert relativ zu dem Testsignalmuster, das an den integrierten Schaltkreis angelegt wird. Das Testsignalmuster und das Zeitintervall können geändert werden durch Befehle, die an dem Wiedergabeterminal 18 eingegeben werden.
Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann entweder in einem manuellen oder einem halbautomatischen Modus eingesetzt werden, um einen integrierten Schaltkreis von Fehlern zu befreien. Bei dem manuellen Modus wählt der Prüfingenieur ein Schaltungselement in dem Schema, das dargestellt werden soll. Das Schaltungselement wird üblicherweise nahegelegt durch die Art der Fehlfunktion, die beobachtet worden ist. Das Datenverarbeitungssystem 16 positioniert dann die Elektronenstrahlprüfsonde 12 so, daß das Sichtfeld der Elektronenstrahlsäule 29 auf das in Rede stehende Schaltungselement zentriert ist. Das Datenverarbeitungssystem 16 erzeugt ferner ein Layout-Datenbild dieses Bereichs des integrierten Schaltkreises, so daß das Bild der Oberfläche des integrierten Schaltkreises im Sichtfeld verglichen werden kann mit jenem, das man von den Layout-Daten erwartete. Dieser Vergleich ist nützlich zur Feststellung von Herstellungsfehlern, wie Fehlformen von Schaltungselementen. Der Konstruktions-Ingenieur kann dann das Potential als Funktion der Zeit in dem Sichtfeld wiedergeben. Aus diesen Daten kann dann der Prüfingenieur bestimmen, ob die Quelle der Fehlfunktion tatsächlich in diesem Bereich des integrierten Schaltkreises liegt. Falls nicht, wählt er einen neuen Punkt, entweder relativ zu den Layout-Daten oder relativ zum Schema, und der Prozeß wird wiederholt.
Im halbautomatischen Modus kann die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Bereiche des Wafers finden, die sich nicht so wie erwartet verhalten. Dies wird ausgeführt durch Eingabe des erwarteten Wertes für das mittlere gemessene Potential an jedem Punkt der integrierten Schaltungsoberfläche für das Datenverarbeitungssystem 16. Solche Daten können erzeugt werden unter Verwendung eines Schaltkreissimulationsprogramms. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung vergleicht dann die gemessenen mittleren Potentiale, verwendet zum Erzeugen des oben beschriebenen Bildes, mit diesen Simulationsdaten für jedes Sichtfeld auf dem integrierten Schaltkreis. Bereiche des Wafers, die nicht den erwarteten Werten entsprechen, werden dem Prüfingenieur auf dem Wiedergabeterminal 18 dargestellt. Der Abschnitt des Schemadiagramms, das bestimmte Schaltkreiselemente enthält, kann wiedergegeben werden durch Anzeigen einer Stelle in dem Layout-Bild. Das Datenverarbeitungssystem 16 bestimmt das Schaltungselement, das sich an dieser Stelle auf dem integrierten Schaltkreis befindet, aus den Layout-Daten und findet dann dieses Schaltungselement im Schemadiagramm. Das in Rede stehende Element wird dann wiedergegeben zusammen mit den Schaltungselementen, die es in dem Schemadiagramm umgeben. Verschiedene Abwandlungen sind für Fachleute offensichtlich, ohne daß von der vorliegenden Erfindung, wie sie beansprucht wird, abgewichen wird.

Claims

1. Ein Elektronenstrahlprüfsondenverfahren für die Analyse des Betriebs eines integrierten Schaltkreises, umfassend:

- Eingeben und Speichern eines Schemadiagramms des integrierten Schaltkreises in einem Schemaformat, das konsistent ist mit jenem, das bei einem Schaltkreissimulationsprogramm verwendet wird,

- Eingeben und Speichern eines Layout-Diagramms des integrierten Schaltkreises in einem Layout-Format, das konsistent ist mit jenem, verwendet durch ein Maskenkonstruktionsprogramm,

- Eingeben und Speichern einer Korrespondenztabelle, die die Lokalisierung jedes Schaltkreiselementes, definiert in dem Schemadiagramm, in dem Layout definiert,

- Erzeugen eines Prüfsignalmusters und Ankoppeln des Prüfsignalmusters an den integrierten Schaltkreis,

- Spezifizieren eines Schaltkreiselements in dem Schemadiagramm,

- Wiedergabe eines Ausschnitts des Layout-Diagramms einschließlich des spezifizierten Schaltkreiselements, gekennzeichnet durch

- Erzeugen eines Bildes der Oberfläche des integrierten Schaltkreises in einem Bereich, der im wesentlichen dem wiedergegebenen Layout-Diagrammabschnitt entspricht,

- Messen, mittels des Elektronenstrahls, des Potentials an dem Schaltkreiselement, identifiziert durch Vergleich des Bildes mit dem wiedergegebenen Layout-Diagrammabschnitt, und

- Darstellen des gemessenen Potentials.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, umfassend den Schritt der Abbildung, auf einem einzigen Wiedergabeterminal, von vier Einzelbildern, welche darstellen:

- den Schemadiagrammabschnitt einschließlich des spezifizierten Schaltkreiselements,

- den entsprechenden Layout-Diagrammabschnitt,

- das entsprechende Bild der Oberfläche des integrierten Schaltkreises, bzw.

- das Potential auf dem Schaltkreiselement.

3. Eine Elektronenstrahlprüfsondenvorrichtung für die Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, umfassend:

- einen Prüfsignalmustergenerator, angekoppelt an den integrierten Schaltkreis,

- Mittel für das Messen des Potentials auf dem integrierten Schaltkreis an zumindest einem spezifizierten Punkt,

- ein Wiedergabeterminal,

- Mittel für das Spezifizieren des mindestens einen Punktes relativ zu einem gespeicherten Schemadiagramm und entsprechenden Layout-Diagramm des integrierten Schaltkreises, wobei beide genannten Diagramme auf dem Wiedergabeterminal dargestellt werden, gekennzeichnet durch

- Mittel, ausgebildet zum Darstellen mindestens eines Abschnitts der Oberfläche des integrierten Schaltkreises einschließlich des spezifizierten Punktes auf dem Wiedergabeterminal.

4. Die Elektronenstrahlprüfsondenvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildwiedergabemittel Mittel umfassen für die Darstellung des Bildes der Oberfläche des integrierten Schaltkreises derart, daß die Intensität an jedem Punkt des Bildes eine Funktion des Potentials der Oberfläche des integrierten Schaltkreises an einem entsprechenden Punkt ist, und daß das Potential gemessen wird zu einem festgelegten Zeitpunkt relativ zu dem Prüfsignalmuster.

5. Die Elektronenstrahlprüfsondenvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildwiedergabemittel Mittel umfassen für die Darstellung des Bildes der Oberfläche des integrierten Schaltkreises derart, daß die Intensität jedes Punktes des Bildes eine Funktion des Potentials an der Oberfläche des integrierten Schaltkreises an einem entsprechenden Punkt ist, und daß das Potential der Mittelwert von Potentialen ist, gemessen zu im wesentlichen zufälligen Zeitpunkten relativ zu dem Prüfsignalmuster.

6. Die Elektronenstrahlprüfsondenvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildwiedergabemittel Mittel umfassen für die Darstellung des Bildes der Oberfläche des integrierten Schaltkreises derart, daß die Intensität jedes Punktes des Bildes eine Funktion des Potentials an der Oberfläche des integrierten Schaltkreises an einem entsprechenden Punkt ist, und daß das Potential das zeitlich gemittelte Potential an dem Punkt des integrierten Schaltkreises ist.

7. Die Elektronenstrahlprüfsondenvorrichtung nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, gekennzeichnet durch Mittel für den Vergleich eines Bildes eines Oberflächenbereichs des integrierten Schaltkreises mit einem simulierten Bild der Oberfläche des integrierten Schaltkreises.