DE4023387A1

DE4023387A1 - Generation of logic image for testing microelectronic components - using raster electron microscopic with unmodified deflection unit

Info

Publication number: DE4023387A1
Application number: DE19904023387
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl Ing Otto; Friedhelm Dipl Ing Widulla
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1990-07-23
Filing date: 1990-07-23
Publication date: 1991-02-07

Abstract

A specimen conserving method of generating logic images involves directing an electron probe (PE) at a specimen and scanning synchronously with a signal simulated (CLK1/2) in the specimen. The probe is repeatedly deflected in a first direction (x). The phase (phi) of the electron pulses w.r.t. the stimulated signal is changed after each line traversal. The probe is displaced in a direction (y) perpendicular to the first direction. The secondary electron intensity measured in a detector unit is displayed w.r.t. phase and position. USE/ADVANTAGE - - For testing microelectronic components in conventional raster electron microscope without modifying deflection unit.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur probenschonenden Erzeugung eines Logikbildes.The invention relates to a method for sample-saving Generation of a logic picture.

Die Funktionsweise mikroelektronischer Bauelemente wird üblicherweise in rechnergesteuerten Testsystemen durch Analyse der an den Bauelementausgängen abgegriffenen Signale über prüft. Da diese Tests im allgemeinen keine Rückschlüsse auf die Fehlerursache oder den Fehlerort zulassen, ist man insbe sondere im Bereich der Entwicklung neuer VLSI-Bausteine ge zwungen, zusätzliche Messungen an Leiterbahnen im Innern der jeweiligen Schaltung durchzuführen. Hierbei kommt unter anderem das als "Logic-State-Mapping" bezeichnete Elektronen strahlmeßverfahren zur Anwendung. Dieses aus Electronics, 14 (Juli 1981), Seiten 105 bis 112 bekannte Verfahren gestattet es, die jeweiligen Leiterbahnsignale in Form eines aus hellen und dunklen Balkenelementen bestehenden Musters auf dem Bild schirms eines Sichtgerätes zeitaufgelöst darzustellen.The functioning of microelectronic components is usually in computer-controlled test systems by analysis of the signals tapped at the component outputs via checks. Since these tests generally do not provide any conclusions about the The cause of the error or the location of the error is particularly important especially in the area of the development of new VLSI modules forced, additional measurements on conductor tracks inside the to perform the respective circuit. Here comes under the electron known as "logic state mapping" beam measurement method for use. This from Electronics, 14 (July 1981), pages 105 to 112 known methods allowed it, the respective trace signals in the form of a bright one and dark bar elements of the existing pattern in the picture display screen of a display device time-resolved.

Da man die Elektronensonde während der Erzeugung des Logik bildes wiederholt entlang derselben Abtastzeile über das Bau element führt, bildet sich in diesem Bereich eine Konta minationsschicht, die die Genauigkeit später vorzunehmender Potentialmessungen beeinträchtigen kann.Because you have the electron probe during the generation of the logic image repeats along the same scan line across the building element leads, a contact is formed in this area mination layer, which the accuracy to be made later Potential measurements can affect.

In konventionellen Rasterelektronenmikroskopen ist die als "line-scan" bezeichnete Betriebsart üblicherweise nicht vorge sehen. Zur Durchführung des bekannten Verfahrens war man daher gezwungen, die eine flächenhafte Abtastung der Probe bewirkende Komponente der Ablenkeinheit mit Hilfe eines Schalters vom ent sprechenden Ausgang des Rastergenerators abzukoppeln und auf ein konstantes Potential zu legen. In conventional scanning electron microscopes, the is "Line-scan" designated mode of operation is usually not featured see. One was therefore to carry out the known method forced to effect an areal scan of the sample Component of the deflection unit using a switch from ent Decouple the speaking output of the raster generator and on to put a constant potential.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur probenschonenden Erzeugung eines Logikbildes anzugeben. Das Verfahren soll insbesondere in einem konventionellen Raster elektronenmikroskop ohne Modifikation der Ablenkeinheit und deren Ansteuerung durchgeführt werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.The invention has for its object a method for Specify generation of a logic image that is gentle on the sample. The In particular, the method should be in a conventional grid electron microscope without modification of the deflection unit and their control can be carried out. This task is according to the invention by a method with the features of Claim 1 solved.

Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht insbesondere darin, daß das Aufwachsen einer Kontaminationsschicht vermieden wird.The advantage that can be achieved with the invention is in particular in that the growth of a contamination layer is avoided becomes.

Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen die im folgenden anhand der Zeichnung näher erläuterten Er findung. Hierbei zeigt:The dependent claims relate to advantageous developments the Er explained below with reference to the drawing finding. Here shows:

Fig. 1 die zur Erzeugung des Logikbildes erforderliche Ab lenkung der Elektronensonde auf einem Bauelement Fig. 1 for the generation of the logic image from steering the electron probe on a component

Fig. 2 und Fig. 3 die Ablenkung der Elektronensonde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Fig. 2 and Fig. 3, the deflection of the electron probe according to the inventive method.

Zur Erzeugung eines Logikbildes mit Hilfe des aus Electronics bekannten Verfahrens wird eine gepulste Elektronensonde PE auf das zu untersuchende Bauelement fokussiert und wiederholt ent lang einer senkrecht zu den Leiterbahnen LB orientierten Geraden B-E abgelenkt. Die in die Leiterbahnen LB eingespeisten Signale CLK1/2 der Frequenz f_s und f_s/n (n: ganze Zahl) sollen hierbei die im linken Teil der Fig. 1 dargestellte Zeitabhängigkeit aufweisen. Da das bekannte Verfahren auf dem Sampling-Prinzip beruht, muß die Wiederholfrequenz f_B der Elektronenimpulse der Bedingung f_B=f_s/n genügen. Die Phasenlage ϕ der Elektronen impulse bezüglich der Signale CLK1/2 bleibt während eines Zeilendurchlaufs konstant. Erst beim Erreichen des Zeilenendes E ändert man jeweils die Phasenlage um einen vorgegebenen Be trag Δϕ und die Elektronensonde PE springt an den Zeilenan fang B zurück. Hier beginnt erneut die Ablenkbewegung, wobei man die Phase nunmehr auf dem Wert ϕ′=ϕ+mΔϕ konstant hält (m: Anzahl der Abtastungen entlang der Zeile B-E). Dieser Vor gang wiederholt sich so oft, bis der gewünschte Phasenbereich durchlaufen ist.To generate a logic image using the method known from electronics, a pulsed electron probe PE is focused on the component to be examined and repeatedly deflected along a straight line BE oriented perpendicular to the conductor tracks LB. The signals CLK1 / 2 of the frequency f _s and f _s / n (n: integer) fed into the conductor tracks LB should have the time dependence shown in the left part of FIG. 1. Since the known method is based on the sampling principle, the repetition frequency f _{B of} the electron pulses must satisfy the condition f _B = f _s / n. The phase position ϕ of the electron pulses with respect to the signals CLK1 / 2 remains constant during a line scan. Only when the end of the line E is reached, the phase position is changed by a predetermined amount Δϕ and the electron probe PE jumps back to the beginning of the line B. Here the deflection movement begins again, keeping the phase constant at the value ϕ ′ = ϕ + mΔϕ (m: number of scans along the line BE). This process is repeated until the desired phase range has been run through.

Während man die Elektronensonde PE wiederholt entlang der Zeile B-E ablenkt, tastet ein Elektronenstrahl den Bildschirm eines Sichtgerätes rasterförmig ab, wobei der in einem Detektor ge messene Strom der Sekundärelektronen SE die Helligkeit eines Bildpunktes bestimmt. Auf dem Bildschirm entsteht somit ein aus hellen und dunklen Balkenelementen bestehendes Muster, das die Zeitabhängigkeit bzw. Phase ϕ der jeweiligen Leiterbahn signale CLK1/2 repräsentiert (s. Fig. 1b). Die logischen Zu stände "0" und "1" sind hierbei als helle bzw. dunkle Streifen zu erkennen.While the electron probe PE is repeatedly deflected along the line BE, an electron beam scans the screen of a display device in a grid-like manner, the current of the secondary electrons SE measured in a detector determining the brightness of a pixel. A pattern consisting of light and dark bar elements is thus created on the screen, which represents the time dependence or phase ϕ of the respective conductor track signals CLK1 / 2 (see FIG. 1b). The logical states "0" and "1" can be seen as light or dark stripes.

Da die Elektronensonde PE das Bauelement ständig entlang der selben Zeile B-E abtastet, bildet sich in diesem Bereich eine Kontaminationsschicht, die später durchzuführende Potential messungen beeinträchtigen kann. Um dem vorzubeugen wird vorge schlagen, die Elektronensonde PE nach einem Zeilendurchlauf jeweils um die Strecke Δϒ senkrecht zur Geraden B-E (x-Richtung) zu versetzten, so daß die verschiedenen Abtastzeilen B-E, B′-E′ usw. jeweils parallel zueinander verlaufen (s. Fig. 2). Wie beim bekannten Verfahren hält man die Phasenlage der Elektronenimpulse bezüglich der Signale CLK1/2 während eines Zeilendurchlaufs konstant, um sie erst beim Erreichen des Zeilen endes E, E′ usw. um den Betrag Δϕ zu ändern.Since the electron probe PE constantly scans the component along the same line BE, a contamination layer forms in this area, which can impair potential measurements to be carried out later. To prevent this, it is suggested to move the electron probe PE after each line run by the distance Δϒ perpendicular to the straight line BE (x direction), so that the different scanning lines BE, B'-E 'etc. each run parallel to each other (see Fig. 2). As in the known method, the phase position of the electron pulses with respect to the signals CLK1 / 2 is kept constant during a line scan in order to change them only when the line end E, E 'etc. is reached by the amount Δϕ.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfordert keine Modifikation der Komponenten zur Ansteuerung des Ablenk systems, da man den Versatz der Elektronensonde PE, d.h. die Parallelverschiebung der Abtastzeilen auf dem Bauelement mit Hilfe der sogenannten Kippkorrektur des Rasterelektronen mikroskops vornehmen kann. Diese Funktion wird während des normalen REM-Betriebs immer dann aktiviert, wenn eine gegen über dem einfallenden Primärelektronenstrahl geneigte Probe im Maßstab 1 : 1 auf dem Bildschrim des Sichtgerätes dargestellt werden soll. Ist die Einstellung der Kippkorrektur als Potentio meter ausgeführt, so kann man die maximal zulässige y-Ablenkung der Elektronensonde PE in einfacher Weise vorgeben bzw. ändern. The implementation of the method according to the invention requires no modification of the components to control the deflection systems, since the offset of the electron probe PE, i.e. the Parallel shift of the scanning lines on the component with With the help of the so-called tilt correction of the scanning electrons microscope can make. This function is used during the normal REM operation always activated when one against sample inclined above the incident primary electron beam Scale 1: 1 shown on the screen of the display device shall be. Is the setting of the tilt correction as a potentio meters, you can determine the maximum permissible y-deflection specify or change the electron probe PE in a simple manner.

Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Leiterbahnen LB nur stückweise parallel verlaufen und der Abtastbereich der Elektronensonde entsprechend beschränkt werden muß (s. Fig. 3).This is particularly advantageous if the conductor tracks LB run parallel in parts only and the scanning range of the electron probe must be limited accordingly (see FIG. 3).

Claims

1. A method for the gentle generation of a logic image, characterized in that

that an electron probe (PE) is aimed at a sample and is keyed in synchronously with a signal (CLK1 / 2) excited in the sample,
that the electron probe (PE) is repeatedly deflected in a first scanning direction (x),
- That the phase position (ϕ) of the electron pulses with respect to the signal (CLK1 / 2) changes ge after each line scan and the electron probe (PE) in a first scanning direction (x) from orthogonal second scanning direction (y) is offset
- And that the secondary electron intensity measured in a detector unit is recorded as a function of location and phase.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Sample is scanned areal, the total deflection dimensioned much smaller in the second scanning direction (y) is as the deflection of the electron probe (PE) in the first Scanning direction (x).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that the first scanning direction (x) transverse to a conductor track (LB) is oriented.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized, that the electron probe (PE) generated in a scanning microscope and that the offset of the electron probe (PE) in the second scanning direction (y) with the aid of a device for Correction of the dimension occurring when imaging inclined samples staff changes is carried out.