DE69428820T2

DE69428820T2 - Induktionsstromsystem zur kontaktlosen Prüfung eines Verdrahtungsnetzes

Info

Publication number: DE69428820T2
Application number: DE69428820T
Authority: DE
Inventors: Steven Douglas Golladay
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1993-03-25
Filing date: 1994-03-08
Publication date: 2002-04-11
Anticipated expiration: 2014-03-09
Also published as: CA2102880A1; DE69428820D1; JPH06326165A; EP0617294A3; US5612626A; BR9401191A; CA2102880C; EP0617294B1; EP0617294A2; US5404110A; JP2682560B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Vorrichtung sowie auf Verfahren zur kontaktlosen Prüfung leitender Netze und im besonderen zur Prüfung elektrischer Unterbrechungen zwischen Netzwerkelementen, die elektrisch miteinander verbunden sein sollten, zur Prüfung elektrischer Kurzschlüsse zwischen Netzwerken, die isoliert sein sollten, sowie zur Messung der Netzwerkkapazität.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Bei der Produktion von Mehrchip-Modulen (MCMs) ist es wichtig, die Bestandteile der Module vor dem Einbau auf Schäden zu prüfen, um den Reparaturaufwand im Schadensfall auf ein Mindestmaß zu beschränken und eine maximale Nutzung der Geräte zu erreichen. Ein Aspekt bei der Komponentenprüfung ist die Erkennung von Unterbrechungen und Kurzschlüssen in den Leiternetzwerken des Substrats, auf denen sich die integrierten Schaltkreise befinden. Prüfgeräte für die Erkennung von Unterbrechungen und Kurzschlüssen lassen sich in zwei Kategorien unterteilen: solche, die die Nodes auf dem Substrat mechanisch berühren, und kontaktlose Prüfgeräte.

Mechanische Prüfgeräte

Bei mechanischen Prüfgeräten ist die Gefahr groß, dass sie die Substratoberfläche verletzen, die Partikelverschmutzung erhöhen, einen begrenzten Durchsatz haben, für Maße unter etwa 25 Mikrometer oder für Merkmale, die in den Isolatoren vertieft liegen, nicht geeignet sind. Das von einigen Prüfgeräten verwendete Verfahren zur Erkennung von Kapazitätseinschränkungen ist für das Prinzip der vorliegenden Erfindung relevant. Diese Systeme basieren auf einem physikalischen oder elektrischen seriellen Kontakt mit jedem der Netzwerk-Nodes sowie auf einer Messung der Node-Kapazität bezüglich einer internen oder externen leitenden Ebene. Die gemessenen Kapazitäten werden mit denen verglichen, die eine bekanntermaßen gute Kapazität aufweisen, oder es werden theoretische Berechnungen als Vergleichsgrößen herangezogen. Ein Kurzschluss zwischen zwei Netzwerken ändert die Kapazität eines Netzes (und zwar des Netzes mit der kleineren Kapazität) mindestens um den Faktor zwei. Entsprechend ändert ein Kurzschluss die Kapazität mindestens eines Nodes im Netz (und zwar desjenigen Teils, der mit dem kleineren Netzfragment verbunden ist) mindestens um den Faktor ¹/&sub2;.

Kontaktlose Prüfgeräte

Aufgrund der Einschränkungen und Probleme bei der Verwendung mechanischer Prüfgeräte sind kontaktlose Prüfgeräte von großem Interesse. Es gibt zwei Kategorien mit kontaktlosen Prüfgeräten, nämlich Spannungskontrastprüfer und Induktionsstromprüfer.

Spannungskontrastprüfer auf dem Stand der Technik

Zu mehreren kontaktlosen Substratprüfsystemen gibt es Beschreibungen, beispielsweise:
Pfeiffer et al., "A Practical E-Beam System for High Speed Continuity Testing of Conductor Networks," Proc. XIth Int. Cong. on Electron Microscopy, Kyoto, pp 185-188 (1986).
Chang et al., "Tri-Potential Method for Testing Electrical Opens and Shorts in Multilayer Ceramic Modules," IBM Tech. Bull., Vol. 24, 11A, pp 5388-5390 (Apr., 1982).
Brunner et al., "CAD-Based Electron Beam Testing of Micropackaging Boards", Microelectronic Engineering 12, pp 253-258 (1990).
Brunner et al., "Bare-Board E-Beam Testing: The Charge Storage Problem", Microelectronic Engineering 8 (1988) pp 25-35.
US-Patent Nr. 4,829,243 von Woodward et al. für "Electron Beam Testing of Electronic Components" verwendet Elektronenstrahlen zur Prüfung, wobei über dem Substrat ein Extraktionsgitter und ein Verzögerungsgitter angebracht sind.
Alle oben angeführten kontaktlosen Substratprüfsysteme verwenden Sekundärelektronen-Detektoren für den Spannungskontrast sowie ein Prüfverfahren, das zur Erkennung von Kurzschlüssen auf der Ladungsspeicherung in Netzwerken aufbaut. Bei diesem Prüfverfahren wird die Kontinuität in einem Netzwerk bestätigt, indem ein Node eines Netzes geladen wird. Anschließend wird geprüft, ob die anderen Nodes des Netzes auf das gleiche Potential wie der erste Node aufgeladen wurden, indem der Elektronenstrahl auf diese Nodes gerichtet wird. Das Potential dieser Nodes wird vom Ausgangssignal des Sekundärelektronen-Detektors für den Spannungskontrast abgeleitet. Zu beachten ist, dass bei der Kontinuitätsprüfung die Netzwerke geladen bleiben. Nachdem die Kontinuität in einem Netz geprüft wurde, prüft das Prüfgerät das nächste Netz. Das Potential jedes Netzwerks wird jedoch vor der Kontinuitätsprüfung gemessen, das heißt, bevor das Netzwerk geladen wird. Wird bei der Messung vor dem Laden festgestellt, dass ein Netzwerk geladen ist, wird ein Kurzschluss zu einem zuvor geprüften Netzwerk abgeleitet. Idealerweise wird diese Prüfsequenz solange wiederholt, bis alle Netze geladen und geprüft sind. Damit die Kurzschlüsse alle erfolgreich erkannt werden können, muss das erste geprüfte Netz seine Ladung solange beibehalten, bis das letzte Netz geprüft wurde. Die erforderliche Ladungsspeicherdauer lässt sich etwas reduzieren, wenn man das "segmentierte" Prüfverfahren von Golladay et al. verwendet, das im US-Patent Nr. 4,943,769 für "Apparatus and Method for Opens/Shorts Testing of Capacitively Coupled Networks in Substrates Using Electron Beams" beschrieben wird. In Golladay et al. wird nur ein Teil der Netze geladen und anschließend durch Vergleich mit den übrigen Netzen auf Kurzschlüsse geprüft. Dabei werden mindestens Ladungsspeicherdauern von einigen wenigen Sekunden bis mehreren zehn Sekunden benötigt. Diese Dauern bedeuten, dass die Netzwerke durch Isolationswiderstände von bis zu 10¹&sup4; Ohm isoliert werden müssen. Diese Anforderung kann durch einige Isolatoren nicht erfüllt werden, und selbst bei den besten Isolatoren kann eine geringe Oberflächenverschmutzung bereits zu einem Ladungsverlust führen, der groß genug ist, damit Netzwerke, die mit 10¹² Ohm isoliert sind, so erscheinen, als hätten sie einen Kurzschluss.
Ebenfalls impliziert in der einfachen Beschreibung der obigen Prüfsequenz ist die Annahme, dass alle zu prüfenden Nodes frei zugänglich sind, d. h. dass der Strahl durch elektrische Strahlabweichung auf einem beliebigen Node positioniert werden kann. Wir bezeichnen dies als vollständige Substratabweichung. Ist ein Prüfsystem zu einer solchen vollständigen Substratabweichung nicht in der Lage, d. h. einige der Nodes sind nur zugänglich, wenn das Substrat oder das elektrooptische System mechanisch neu positioniert wird, was eine langsamere Operation bedeutet, verlängern sich die Prüfzeiten deutlich und/oder die Prüfsequenzen werden komplexer, um die mechanischen Bewegungsabläufe auf ein Mindestmaß zu beschränken. Ist darüber hinaus aufgrund der Kapazitätskopplungseffekte zwischen Netzwerken (siehe Golladay et al., US-Patent Nr. 4,943,769 supra), eine segmentierte Prüfung erforderlich, muss das Substrat neu positioniert werden, so dass auf jedes Feld beliebig oft zugegriffen werden kann. In diesem Fall steigt die Anzahl der erforderlichen mechanischen Schritte stark an, was entsprechend auch zu längeren Prüfdauern führt. Längere Prüfdauern wiederum verschärfen die Probleme der Ladungsundichtheiten.
Obwohl eine vollständige Substratabweichung nahezu unabdingbar ist, um unter Anwendung des Ladungsspeicherprüfverfahrens einen vernünftigen Prüfgerätedurchsatz zu erreichen, wird mit zunehmender Entwicklung in der Substrattechnologie (es werden immer kleinere Merkmale produziert, die allesamt geprüft werden müssen) eine vollständige Substratabweichung immer schwieriger realisierbar. Wenn die Merkmale immer kleiner werden, muss der Elektronenstrahl, der verwendet werden kann, um sie zu prüfen, ebenfalls immer kleiner werden. Bei sehr kleinen Elektronenstrahlvorrichtungen wird es zunehmend schwieriger, die Größe der Vorrichtung über großen Abweichungsfeldern aufrechtzuerhalten. Die Anforderung, einen Spannungskontrastdetektor in der Nähe des Substrats unterzubringen, erschwert die Konstruktion des elektrooptischen Systems und kann die kleinstmögliche Strahlgröße begrenzen.
Ein weiteres Problem mit vielen Prüfsystemen auf dem Stand der Technik bezieht sich auf die Isolatorladung. Wird ein Hochenergie-Elektronenstrahl verwendet, um den Leiter aufzuladen, lädt die Strahlenergie, die erforderlich ist, um den Leiter aufzuladen, unweigerlich auch den Isolator sehr schnell auf. Die Aufladung des Isolators, sei es unabsichtlich wie im Fall des Strahlüberlaufs in einem Leiter oder absichtlich wie es der Fall sein könnte, wenn ein Substrat zu Registrierungszwecken gescannt wird, kann zu sehr starken lokalen Feldern führen, die die Spannungskontrastsignalerkennung beeinträchtigen. Zwar ist es prinzipiell möglich, die Aufladung des Isolators zu verhindern, indem man es einfach niemals zulässt, dass der Strahl auf den Isolator trifft, doch ist diese Lösung nicht einfach zu implementieren. Eine andere Vorgehensweise, bei der der geladene Isolator durch die Verwendung eines zweiten fokussierten Niedrigenergiestrahls entladen werden kann, wird beschrieben von Golladay, S. D., Wagner, N. A., Rudert, J. R., Schmidt, R. N., "Electron Beam Technology for Open/Short Testing of Multi-Chip Substrates" IBM Journal of Research and Development, 34, 2/3, (March/May, 1990) pp 250-259, doch für diese Vorgehensweise sind eine komplexe elektrooptische Säule und eine Säulensteuerelektronik erforderlich.
In EP-A-0 266 535 von Golladay verwendet ein kontaktloses Prüfsystem und -verfahren zur Messung der elektrischen Eigenschaften einen Elektronenstrahl mit einem niedrigeren Strahlpotential als das zweite Crossover-Potential des geprüften Geräts. Ein erster Elektronenstrahl lädt Leiter auf der Oberfläche des Geräts auf ein zuvor festgelegtes Potential auf, und ein zweiter Niedrigenergie-Elektronenstrahl wird verwendet, um ausgewählte Bereiche des Geräts zu bestrahlen, um die Ladung abzulesen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Spannungskontrast- Prüfsysteme, wie sie aus der Fachliteratur bekannt sind, einen oder mehrere der folgenden Probleme oder Nachteile aufweisen:
i. Ladungsundichtheit
ii. Vollständige Substratabweichung erforderlich
iii. Probleme mit der Isolatorladung
iv. Komplexe Säule und/oder Säulensteuerelektronik

Induktionsstrom-Prüfgeräte nach dem Stand der Technik

Es gibt kontaktlose Prüfsysteme, bei denen anstelle eines Spannungskontrastsignals ein induziertes Stromsignal erkannt wird.
US-Patent Nr. 5,017,863 von Mellitz für "Electro-Emissive Laser Stimulated Test" beschreibt die Induktionsstrom- Signalerkennung in einem System unter Verwendung eines Lasers und eines elektronenaussendenden Gitters, um Netze aufzuladen.
Naruo im japanischen Patent 199,172 misst ebenfalls den Induktionsstrom, doch in diesem Fall wird die primäre Strahlbeschleunigungsspannung so geschaltet, dass ein Induktionswechselstrom erzeugt wird, dessen Phasenverschiebung gemessen wird.
Dodoka im russischen Patent Nr. 855,544 "Device for Testing Printed Circuit Boards" beschreibt ein System, das in mancher Hinsicht dem der vorliegenden Erfindung ähnelt, doch gibt es wichtige Faktoren in der Ausführung dieses Systems, die eine Anwendung zur Erreichung der gleichen Ziele wie in der vorliegenden Erfindung unmöglich machen. Das System von Dodoka ist nicht kontaktlos, da ein Metallplättchen verwendet wird, um den physikalischen Kontakt mit dem Substrat herzustellen, wodurch die anfängliche Netzladung aufgebaut wird. Darüber hinaus wird dieses Plättchen verwendet, um eine anfängliche positive Ladung aufzubauen, die danach durch einen Rasterelektronenstrahl entladen wird. Unter diesen Bedingungen ist das Induktionsstromsignal nicht im allgemeinen repräsentativ für die Kapazität der Netzwerke.

Zusätzliche Verweise

Folgende Verweise sind außerdem von Interesse:
US-Patent Nr. 5,057,773 von Golladay et al "Method for Opens/Shorts Testing of Capacitively Coupled Networks in Substrates Using Electron Beams".
US-Patent Nr. 5,097,204 von Yoshizawa et al für "Method and Apparatus for Evaluating the Capacitance of an Integrated Electronic Device Using an Electron Beam".
US-Patent Nr. 4,277,679 von Feuerbaum für "Method and Apparatus for Contact-Free Potential Measurements of an Electronic Composition".
Chang, M. S., Everhart, T., E. "Simple calculation of energy distribution of low energy secondary electrons emitted from metal under electron bombardment", J. of Appl. Physics, Vol. 45, pp 707-709 (1974)
Golladay, S. D., "A Voltage Contrast Detector for Electrical Testing of Multichip Substrates", Microelectronic Engineering 12 (1990) pp 97-104.
Lee, K. L., et al. "Surface grid technique for non-contact Ebeam Testing of VLSI package Substrate", Journal of Vacuum Science & Technology, B9(4), pp 1993-2005 (1991).

Ziele der vorliegenden Erfindung

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein kontaktloses Prüfsystem bereitzustellen, welches einfacher und preiswerter herzustellen und zu bedienen ist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Prüfsystem und -verfahren bereitzustellen, welches die Isolatoraufladung verhindert, wodurch die Anwendbarkeit des Systems erweitert wird auf Substrate mit verschiedenen Kombinationen von Isolatoren und Leitern, darunter auch Kombinationen aus Gold und Polyimid, die bei zahlreichen Spannungskontrastprüfgeräten Schwierigkeiten bereiten.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Prüfsystem und -verfahren zur Erkennung von Stromkreisunterbrechungen und Kurzschlüssen bereitzustellen, bei denen nicht auf dem gesamten Substrat das Ablenkungsfeld abgedeckt sein muss und die somit auch auf größere Substrate mit kleineren Merkmalen anwendbar sind.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das Prüfsystem anwendbar ist auf Substrate mit einem nur gemäßigten Isolationswiderstand zwischen Netzwerken im Gegensatz zu Prüfsystemen, bei denen der Substratisolationswiderstand sehr hoch sein muss.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Prüfsystem und -verfahren bereitzustellen, bei dem die Netzkapazität kontaktlos gemessen werden kann.
Diese Ziele werden unter Anwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 und des Systems gemäß Anspruch 12 erreicht.
In Übereinstimmung mit diesem Verfahren hat ein System und Verfahren zur Messung der elektrischen Eigenschaften eines Elektrogeräts eine leitende Struktur, die damit verbunden ist und die folgende Funktions- bzw. Schrittesequenz umfasst:
a) Verwendung eines Niedrigenergie-Elektronenstrahls zur Aufladung aller Leiter auf der Oberfläche des Geräts.
Vorzugsweise wird Induktionsstrom in einer leitenden Struktur gemessen, die außerhalb des Geräts liegt; die Messung des Induktionsstroms erfolgt auf der Innenmetallisierung im Gerät; die Messung des Induktionsstroms erfolgt mit einem Stromverstärker. Ein Messsystem und -verfahren analysiert den Induktionsstrom, um eine elektrische Eigenschaft eines bestimmten Node zu ermitteln; die Messung wird integriert, um eine elektrische Eigenschaft eines bestimmten Node, der auf dem Gerät überprüft werden soll, zu ermitteln; die Messung wird mit einer Funktion ausgestattet, die eine elektrische Eigenschaft eines bestimmten Node, der auf dem Gerät überprüft werden soll, zu ermitteln; die Funktion, mit der die Messung ausgestattet wird, ist eine Exponentialfunktion.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die oben beschriebenen sowie weiteren Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend erläutert und beschrieben, wobei auf die folgenden begleitenden Zeichnungen verwiesen wird:
Fig. 1 veranschaulicht die erneute Aussendung von Elektronen, die resultiert, wenn ein isolierter Leiter mit einem energetischen primären Elektronenstrahl bestrahlt wird.
Fig. 2 veranschaulicht die Gesamtmenge der erneut ausgesendeten Elektronen, δ, und ihrer Bestandteile, die Gesamtmenge der Sekundärelektronen (SE) α, und die Gesamtmenge der reflektierten Elektronen β für ein typisches Metall als Funktion der Primärstrahlenergie Ep.
Fig. 3 zeigt einen einfachen geometrischen Aufbau, der verwendet wird, um grundlegende Ladungsphänomene zu veranschaulichen, die für das Prinzip der vorliegenden Erfindung relevant sind. Der Aufbau besteht aus einem elektrisch isolierten kugelförmigen Leiter, der sich konzentrisch innerhalb einer größeren geerdeten leitenden Kugel befindet, wobei die größere Kugel aus Drahtnetz besteht, damit sie für Elektronen durchlässig ist. Die radialen Bahnen von Sekundärelektronen verschiedener Energien werden ebenfalls gezeigt.
Fig. 4A-4E veranschaulichen die charakteristischen Merkmale der Leiteraufladung für den Aufbau von Fig. 3.
Fig. 4A veranschaulicht das Gleichgewichtspotential der isolierten Kugel als eine Funktion der Gesamtmenge an Sekundärelektronen α des Materials, und zwar unter Verwendung des Modells und der Annahmen von Anhang A.
Fig. 4B veranschaulicht das Verhältnis des Induktionsstromsignals zum Primärstrahlstrom als eine Funktion des Potentials V der isolierten Kugel, das gemäß Anhang A berechnet wurde.
Fig. 4C veranschaulicht das berechnete Verhältnis des Induktionsstromsignals zum Primärstrahlstrom IC(t)/IP als eine Funktion der Zeit für verschiedene Ausgangspotentiale des Gleitleiters.
Fig. 4D veranschaulicht IC(t)/IP für zwei isolierte Kugeln mit unterschiedlichen Kapazitäten.
Fig. 4E veranschaulicht die Daten von Fig. 4D, die auf einer halblogarithmischen Skala aufgetragen sind.
Fig. 5A zeigt den Aufbau zur Erkennung des Induktionsstromsignals, wobei ein Kontakt zu einer leitenden Struktur außerhalb des Substrats, jedoch in dessen Nähe, hergestellt wird. Optional kann eine dünne Isolierschicht aus einem Material mit einer hohen dielektrischen Konstante zwischen dem Substrat und der leitenden Struktur angebracht werden.
Fig. 5B zeigt den Aufbau zur Erkennung des Induktionsstromsignals, wobei ein Kontakt zu einer leitenden Struktur innerhalb des geprüften Substrats hergestellt wird.
Fig. 6 zeigt eine Abänderung der Beschreibung von Lee et al., auf das oben verwiesen wird; hier wird die gesamte Elektronenemission δ als Funktion der Primärstrahlenergie EP für mehrere Leiter und Isolatoren dargestellt. Bereiche von EP, so dass δ > 1 für Isolatoren und Leiter ist, gelten für den Fall von Cu/Polyamid, R1 und für den Fall von Gold/Pyrexglas, R2.
Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm eines vollständigen Prüfsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8 zeigt einen Spannungskontrast- Sekundärelektronendetektor eines Prüfsystems auf dem Stand der Technik.
Fig. 9A zeigt ein Flussdiagramm des Störungserkennungsverfahrens für Unterbrechungen und Kurzschlüsse von Prüfverfahren 1.
Fig. 9B zeigt das Induktionsstromsignal während der Prüfung von vier Netzwerken gemäß Prüfverfahren 1 der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9C ist ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Erkennung zusätzlicher Node-Kurzschlüsse für Prüfverfahren 1.
Fig. 9D ist ein Flussdiagramm der Kurzschlussgruppierungsverfahren von Prüfverfahren 1.
Fig. 10A ist ein Flussdiagramm des Erkennungsverfahrens für generische Kapazitätsunterbrechungen und -kurzschlüsse.
Fig. 10B veranschaulicht das Induktionsstromsignal, das in einem Experimentalsystem gefunden wurde, und die Messung der Ausgleichsladung gemäß Prüfverfahren 2 der vorliegenden Erfindung.
Fig. 10C veranschaulicht die Wiederholbarkeit der Messung von IC(t). Die Daten stammen vom gleichen Node auf zwei Substraten des gleichen Typs.
Fig. 10D veranschaulicht das Signalanalyseverfahren von Prüfverfahren 3, bei dem die Ladung gemessen wird, die in einem bestimmten Zeitintervall übertragen wird.
Fig. 10E ist ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Einrichtung des Prüfgeräts für Prüfverfahren 3.
Fig. 10F veranschaulicht das Signalanalyseverfahren von Prüfverfahren 4, bei dem die Verfallsrate des Induktionsstromsignals gemessen wird.
Fig. 10G ist ein Flussdiagramm für einen Teil des Verfahrens zur Einrichtung des Prüfgeräts für Prüfverfahren 4.
Fig. 10H ist ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Erkennung zusätzlicher Node-Kurzschlüsse unter Verwendung von Kapazitätsdaten.
Fig. 10I ist ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Gruppierung von Node-Kurzschlüssen unter Verwendung von Kapazitätsdaten.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

1. Aufladung mit Elektronenstrahl

Die Arbeitsweise der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind besser verständlich, wenn man die Eigenschaften des Induktionsstromsignals beschreibt. Zu diesem Zweck betrachten wir ein isolierendes Substrat 109, das einen isolierten elektrischen Leiter 110 enthält, der gemäß Darstellung in Fig. 1 von einem Elektronenstrahl 111 bestrahlt wird. Wenn ein energetischer Elektronenstrahl 111, der "Primärstrahl", ein festes Material 110 bestrahlt, führen die Kollisionsprozesse in einer erneuten Emission von Elektronen. Der Elektronenemissionsstrom wird herkömmlicherweise in zwei Kategorien aufgeteilt:
Sekundärelektronen (SE) 112 und 113 mit der kinetischen Energie < 50 eV und zurückgestreute Elektronen (BSE) 114 mit höheren Energien. Der wirksame Ladestrom IC ist abhängig von der Verteilung zwischen Elektroneninjektionsstrom IP, SE und BSE-Rückemissionsstrom IS bzw. Ib und der SE-Reabsorption Ir, da durch lokale elektrische Felder eine Niedrigenergie SE 112 an den Leiter 110 zurückgesendet werden kann.
Die Verhältnisse von Neuemissionsstrom zu Injektionsstrom IS/IP und Ib/Ip, die mit α und β bezeichnet werden, sind eine Funktion der Primärstrahlenergie Ep. In Fig. 2 ist dieses Verhältnis für ein typisches Metall abgebildet. Für Substratprüfungen ist es vorteilhaft, Ep so zu wählen, dass δ = α + β > 1 für das Substratleitermaterial ist. (Geeignete Werte von Ep liegen normalerweise zwischen 400 eV und 2000 eV.) Der Vorteil dieses Bereichs, für den δ > 1 gilt, wird aus der Tatsache abgeleitet, dass in diesem Fall der Ladungsprozess selbstbeschränkend ist, d. h. eine längere Bestrahlung erzeugt im bestrahlten Element ein Ausgleichspotential Veq, bei dem der absorbierte Strom und der emittierte Strom ein Gleichgewicht bilden. Dieses Gleichgewicht ist erreicht, wenn das Potential des bestrahlten Elements dergestalt ist, dass genügend Sekundärelektronen SE 112 und 113 vom lokalen elektrischen Feld zum Element zurückgesendet werden, so dass der Ladungsstrom gleich Null ist.

2. Das Induktionsstromsignal für einen isolierten kugelförmigen Leiter

Für die in Fig. 3 abgebildete geometrische Idealsituation können Formeln abgeleitet werden, die die Einzelschritte des Aufladungsprozesses und das dazugehörige Induktionsstromsignal darstellen. In Fig. 3 ist ein elektrisch isolierter kugelförmiger Leiter 331 konzentrisch umgeben von einem größeren kugelförmigen Körper 332. Dieser Körper 332 besteht aus einem feinen leitfähigen Drahtgeflecht, das für Elektronen durchlässig ist. Die im Innern befindliche Kugel 331 wird von einem Primärstrahl 333 bestrahlt, der von oben in den Körper 332 eintritt. Die kugelförmige Symmetrie im Beispiel vereinfacht die Berechnungen, da die Bahnen der Sekundärelektronen SE 334 und 335 radial sind, und ob ein Sekundärelektron entweicht oder zur im Innern befindlichen Kugel 331 zurückkehrt, hängt lediglich von der anfänglichen kinetischen Energie ab. Die energiegeladenen Sekundärelektronen 335 entweichen aus dem äußeren Körper 332, während weniger energiegeladene Sekundärelektronen 334 zur im Innern befindlichen Kugel 331 zurückkehren.
Für diese Situation lassen sich einfache Formeln ableiten, die die grundlegenden Ladungsphänomene veranschaulichen. Die Formeln sind in Anhang A abgeleitet und werden in den Fig. 4A-4E dargestellt und nachfolgend beschrieben.
Zunächst betrachten wir das Ausgleichspotential, das von der inneren Kugel 331 bei länger anhaltender Bestrahlung erreicht wird. Dabei gehen wir von der Annahme aus, dass der äußere Körper Massepotential besitzt. Für eine gegebene Primärstrahlenergie ist Veq eine Funktion lediglich der Elektronen-Neuemissionseigenschaften des Materials, aus dem die innere Kugel 331 besteht, d. h. α, β und φ, die Materialarbeitsfunktion. Veq und α gemäß Berechnung durch die Formel in Anhang A sind in Fig. 4A abgebildet. Wie aus der Darstellung in Fig. 4A ersichtlich ist, liegt Veq normalerweise im Bereich zwischen +1 und +7 Volt.
Betrachtet wird der Ladestrom IC des Gleitleiters, während er auf Veq gebracht wird. Die charakteristischen Eigenschaften von IC sind von Bedeutung, da IC ebenfalls in der Verbindung zwischen dem äußeren Körper und der Masse fließt. Aus diesem Grund ist IC messbar und für Prüfzwecke geeignet. Um diese Tatsache zu beleuchten, betrachten wir das folgende Experiment mit der Anordnung von Fig. 3. Angenommen, beide Kugeln sind zu Beginn ungeladen, d. h. auf Massepotential. Nun wird die im Innern befindliche Kugel 331 für eine bestimmte Zeit t bestrahlt, während der äußere Körper 332 geerdet wird. Die im Innern befindliche Kugel 331 hat während der genannten Zeit t eine bestimmte Ladung q aufgebaut. Die Anwendung des Gauss'schen Gesetzes auf eine Fläche außerhalb der größeren Kugel 332 erfordert jedoch, dass die Gauss'sche Oberfläche nicht geladen ist, da sich außerhalb der großen Kugel kein Feld befindet. Eine gleich große entgegengesetzte Ladung -q muss von der Masse zur äußeren Kugel geflossen sein. Da die in Betracht gezogene Zeit t willkürlich war, folgt daraus, dass der Strom, der in der Masseverbindung fließt, in seinem Betrag und seiner Richtung den Ladungsstrom des gleitenden Leiters augenblicklich ausgleichen können muss. Ein Strom, der einen gleich großen Betrag aufweist, ein entgegengesetztes Vorzeichen hat und in die entgegengesetzte Richtung fließt, ist mit dem Ladungsstrom identisch. Das oben angeführte Argument gilt ebenfalls, wenn der äußere Körper 332 auf einem Potential gehalten wird, das nicht Massepotential ist.
Für den Aufbau gemäß Fig. 3 lassen sich ebenfalls Formeln für IC als Funktion von V, dem Potential der gleitenden Kugel, ableiten. Dieses Verhältnis ist in Fig. 4B grafisch dargestellt, wobei angenommen wird, dass der äußere Körper Massepotential aufweist. Wenn das anfängliche Potential der im Innern befindlichen Kugel 331 Vi < 0 ist, fließen alle emittierten Sekundärelektronen durch den äußeren Körper 332. Solange Vi < 0 ist, ist IC ein konstanter positiver Strom ISAT = (α + β - 1)IP. Der Verlust von Elektronen durch die im Innern befindlichen Kugel 331 erhöht jedoch dessen Potential. Indem das Potential positiv wird, nimmt IC ab, da einige Sekundärelektronen durch das Verzögerungsfeld zur im Innern befindlichen Kugel 331 zurückgeleitet werden. Der Prozess läuft weiter, bis IC = 0, V = Veq. Wenn andererseits das anfängliche Potential Vi > Veq ist, sendet das Verzögerungsfeld ausreichend viele Sekundärelektronen an die im Innern befindliche Kugel 331 zurück, so dass IC negativ ist. Der negative Strom verringert das Kugelpotential, das wiederum den Strom verringert, usw. Ein Ausgleich ist erneut geschaffen, sobald Veq erreicht ist. Die charakteristische Form der Kurve I(V) ist ein Ergebnis der Energieverteilung der Sekundärelektronen. (Siehe Anhang A.)
Ic, das Induktionsstromsignal, das in der Verbindung zum äußeren Körper 332 gemessen werden kann, variiert abhängig von der Zeit. Das Verhältnis IC(t)/IP hängt von der Kapazität der im Innern befindlichen Kugel 331, Vi, α, β und φ ab. Numerische Berechnungen von IC(t) sind in Anhang A beschrieben. Fig. 4C veranschaulicht das berechnete Verhältnis IC(t)/IP als eine Funktion der Zeit für mehrere Ausgangspotentiale des gleitenden Leiters, die zwischen -5 und +20 Volt liegen.
Fig. 4D veranschaulicht die Auswirkung verschiedener Kapazitätswerte auf IC(t) für zwei im Innern befindliche Kugeln, während alle anderen Variablen fest sind.
Fig. 4E veranschaulicht die Daten von Fig. 4D, die auf einer halblogarithmischen Skala erneut dargestellt werden. Die Daten wurden geteilt durch den gesättigten Anfangssignalwert ISAT. Zu beachten ist, dass für IC/ISAT < 0,3 die Daten auf einer geraden Linie liegen.

3. Induktionsstromsignal für Leiter auf einem Flächensubstrat

Als nächstes betrachten wir die Erkennung von Induktionsstromsignalen im Zusammenhang mit der Substratprüfung.
Fig. 5A zeigt ein flaches Substrat 36, das leitende Netzwerke enthält, die durch das Isoliermaterial 67 gegeneinander sowie gegen andere Leiter isoliert sind. Wenn ein Leiternetzwerk von einem Primärelektronenstrahl 138 bestrahlt wird, der auf einem Oberflächen-Node 94 oder 98 auftritt, wird das Netzwerk durch den Primärelektronenstrahl aufgeladen. Befindet sich eine flache und leitende Struktur 59 in der Nähe der unteren Fläche des Substrats 36 und wird zu dieser Struktur ein Kontakt hergestellt, dann fließt im Kontakt 66 ein Ladestromsignal zur leitenden Struktur 59, wenn das Potential eines Substratnetzwerks durch Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl 138 geändert wird. Beispielsweise lädt der Elektronenstrahl 138 den Leiter 68 über die Nodes 94 und 98 auf, die auf der Oberseite des Substrats 36 angeordnet sind und von denen jeder mit dem Leiter 68 verbunden ist. Wenn es keine anderen nicht gleitenden Leiter in der Nähe des Substrats 36 gibt, befindet sich der gesamte Ladestromfluss in der Verbindung 66 zur kontaktierten leitenden Struktur 59, genau wie im Fall der kugelförmigen Leiter in Fig. 3. Aus praktischer Sicht ist es einfach, den Aufbau so anzuordnen, dass sich im wesentlichen der gesamte induzierte Stromfluss in der Verbindung 66 befindet, indem man die Kapazität zwischen dem Netzwerk 68 und der leitenden Struktur 59 so festlegt, dass sie größer ist als diejenige zwischen dem Netzwerk 68 und jedem anderen nicht gleitenden Leiter, beispielsweise dem Metallgitter 48. Dies lässt sich durch den Einsatz einer dünnen Isolierschicht aus Isoliermaterial 61 mit einer hohen dielektrischen Konstante zwischen dem Substrat 36 und der leitenden Struktur 59 erreichen.
Wird die Primärstrahlenergie so gewählt, dass δ > 1, dann bringt der Primärstrahl 138 den Leiter 94 auf ein Ausgleichspotential, auf dem die Elektronen-Neuemission und der Absorptionsausgleich sowie der Ladestrom zum Erliegen kommen.
Das Ausgleichspotential eines bestrahlten Leiters auf einem flachen Substrat wird stark durch das elektrische Feld in der Nähe des Node beeinflusst. Ein Gitter 48, das für den Primärstrahl 138 durchlässig ist, wird oberhalb und parallel zur Oberfläche des Substrats 36 bereitgestellt, und das Gitter 48 wird mit einer variablen Spannungsversorgung 50 verbunden.
Die variable Spannungsversorgung, die mit einer Systemregelung geregelt werden kann, legt an das Gitter 48 entweder ein negatives Potential, ein Nullpotential oder ein positives Potential an, was nachfolgend ausführlicher beschrieben wird.
Das an das Gitter 48 angelegte Potential und das an die leitende Struktur 59 angelegte Vorspannungspotential beeinträchtigen stark das elektrische Feld in der Nähe der Substratleiter 68. Das elektrische Feld wiederum beeinträchtigt das Ausgleichspotential eines Nodes. Die Prüfverfahren der vorliegenden Erfindung nutzen den Einfluss des Gitters 48 und der leitenden Struktur 59 auf den Ladeprozess.
Optional wird ein zweites Gitter 49, das für den Primärstrahl 138 durchlässig ist, oberhalb und parallel zum ersten Gitter 48 angebracht und mit einer festen Vorspannungsversorgung von der Vorspannungsversorgungseinheit 50 verbunden. Das Gitter 49 schirmt den Primärstrahl gegen das variable Potential des Gitters 48 ab.
Wie oben bereits angeführt muss die Primärstrahlenergie EP so gewählt werden, dass für den Leiter δ > 1 ist. Es wird empfohlen, auch für den Isolator EP so zu wählen, dass δ > 1 ist, so dass die Isolatorladeprozesse ebenfalls selbstbeschränkt und durch das Gitterpotential regulierbar sind.
Fig. 6, die sich auf eine Figur von Lee et al., supra, stützt, veranschaulicht den Gesamtelektronen- Emissionskoeffizienten δ zu EP für mehrere Isolatoren und Leiter. Wie in Fig. 6 für Kupfer und Polyimid gezeigt wird, ist eine Strahlenergie im Bereich von 400 bis 600 eVolt geeignet. Für einen Isolator wie Pyrexglas liegt der bevorzugte Bereich bei 400 bis 2000 eVolt.

4. Prüfsystemhardware

Wir betrachten nun Fig. 7. Gezeigt wird die Architektur eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Grundsystems auf der Basis der vorliegenden Erfindung. Die Gesamtarchitektur dieses Systems ähnelt dem System, das in US-Patent Nr. 4,843,330 gezeigt und beschrieben wird und an den Antragsteller der vorliegenden Erfindung erteilt wird.
Eine Elektronenstrahl-Vakuumsäule 10 ist mit einer Elektronenstrahl-Sondenpistole 12 ausgestattet, die sich am oberen Ende der Elektronenstrahl-Vakuumsäule befindet. Eine Hochspannungsversorgung 13 liefert an die Elektronenstrahl- Sondenpistole 12 ein auswählbares beschleunigendes Potential. Ein Fokuslinsensystem 14, das mit ringförmigen Spulen ausgestattet ist, wird verwendet, um den Strahl, der aus der Elektronenstrahl-Sondenpistole 12 austritt, zu fokussieren. Die Ablenkungsspulen 16, die von einem Ablenkungsgenerator 18 gesteuert werden, dienen zur Strahlausrichtung des Elektronenstrahls 138. Zusätzliche Fokussier- und Ablenkungsspulen (nicht dargestellt) können je nach Größe des Feldes, das abgetastet werden soll, eingesetzt werden. Die Einrichtungen der Elektronenoptik ähneln bekannten Rasterelektronenmikroskopen.
Eine Prozessvakuumkammer 20 besitzt eine Ladungssperre 22 mit einem Sperrport 24 zur automatischen Bearbeitung von zu prüfenden Mustern. Ein Lademechanismus 26 wird verwendet, um Muster aufzunehmen, die auf Trägern an der Ladesperre 22 montiert sind und diese zum Transfertisch 30 befördern. Unter Verwendung mechanischer Beförderungselemente, Drucklufteinrichtungen usw. werden die Muster vom Transfertisch 30 zum Mustertisch 32 transportiert. Der Tisch 32 ist in X- und Y-Richtung in einem rechten Winkel zur Achse des Strahls 138 beweglich, um das Muster innerhalb des Strahlenablenkungsfeldes zu positionieren. Sobald die Prüfung abgeschlossen ist, werden die Muster in umgekehrter Richtung zurück zur Ladesperre 22 befördert, so dass, wenn der Sperrport angehoben wird, die zuvor geprüften Muster aus der Kammer 20 entfernt und neue zu prüfende Muster eingeleitet werden. Das Laden, Entladen und die Tischbewegung werden von einem Systemcontroller 38 gesteuert, der Befehle an einen Musterbearbeitungscontroller 40 leitet. Die elektronische Steuerung der Transferbewegung und des Portzugriffs werden mit dem gesamten Prüfverfahren koordiniert. Dieses Gesamtverfahren ist nach dem Stand der Technik bekannt. Solche Verfahren sind außerdem in der Halbleiter-Lithografie gut bekannt. Die spezifischen Aspekte der Hardware des Systemcontrollers 38 (ein Allzweck-Computer) und des Controllers 40 bilden keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung.
Das System umfasst eine oder mehrere obere Flutpistole(n) 42 die selektiv so betätigt werden, wie sie im vorliegenden Dokument beschrieben werden. Dabei wird die Oberfläche des Mustersubstrats 36 in mehreren Prüfverfahren aufgeladen.
Ein leitendes Gitter 48 ist parallel zur Oberfläche des Musters 36 montiert. Das Gitter 48 ist mit einem Gittervorspannungsgenerator 50 verbunden, der, gesteuert von einem Systemcontroller 38, entweder ein negatives Potential, ein Nullpotential oder ein positives Potential an das Gitter 48 anlegt, wie anschließend ausführlich beschrieben wird.
Optional wird ein zweites Gitter 49, das parallel zum Gitter 48 liegt, ebenfalls mit dem Gittervorspannungsgenerator 50 verbunden. Das obere Gitter 49 wird auf einem moderaten festen Vorspannungspotential gehalten, wodurch die Wirkung der unteren Gittervorspannung auf den Primärstrahl 138 reduziert oder ausgeschaltet wird.
Im Betrieb werden Eingabedaten an den Systemcontroller 38 geliefert. Diese enthalten die Adressen der Prüfpunkte auf den zu prüfenden Mustern und die erwarteten Ausgänge dieser Prüfpunkte, wenn die Muster keine Schäden aufweisen. Der Controller 38 liefert Signale an den Ablenkungsgenerator und an die Strahlschaltsteuerung 18, um den Sondenstrahl ein- und auszuschalten und die Ablenkung zu steuern. Die Steuerung 18 ist über die Leitung 6 mit den Blanking Plates 5 verbunden. In der Elektronenstrahl-Lithografie sind diese Controller- Funktionen bekannt.
In der Säule 10 befindet sich ein Induktionsstromdetektor 45, der anschließend beschrieben wird. Infolge der Bestrahlung eines Musters durch den Sondenstrahl 138 der Pistole 12 wird ein Induktionsstromsignal erzeugt. Das Induktionsstromsignal wird vom Detektor 45 erkannt, der an den Prozessor 46 ein Ausgabesignal sendet. Der Signalprozessor 46 führt eine Signalfilterfunktion aus, konvertiert das Signal in digitale Form und überträgt die digitalen Daten an den Systemcontroller 38. Der Systemcontroller 38 analysiert die digitalen Daten in Echtzeit auf mehrere Weise. Diese Analysearten werden als Prüfverfahren 1, 2, 3 und 4 nachfolgend beschrieben.
Wir betrachten nun die Fig. 5A und 5B. Der darin beschriebene Induktionsstromdetektor besteht aus einer internen leitenden Struktur 43 oder einer externen leitenden Struktur 59, die über die Leitung 66 mit dem Stromverstärker 65 verbunden ist. Ein Substrat 36 aus einem Isoliermaterial 67, beispielsweise Keramik, besitzt normalerweise eine elektrisch leitende Ebene 43, die eingebettet ist, das heißt, sich im Innern des Isoliermaterials 67 befindet. In der Praxis muss diese leitende Struktur 43 nicht flach sein und kann Verbindungen zur oberen und unteren Fläche des Substrats 36 aufweisen. Die Struktur 43 ist möglicherweise nur teilweise metallisiert, so dass andere leitende Pfade Signale oder Spannung transportieren können. Das wesentliche Merkmal, das bei der kontaktierten Struktur 43 erfüllt sein muss, damit es als Detektor für Induktionsstrom geeignet ist, ist, dass die zu prüfenden Netzwerke eine stärkere Kapazitätskopplung an die kontaktierte Struktur 43 aufweisen als an jeden anderen nicht gleitenden Leiter in der Umgebung des Substrats. Die Leitung 68 ist ein Leiter, der die Nodes 94 und 98 miteinander verbindet, wobei die miteinander verbundenen Nodes im Sinne der vorliegenden Erfindung als "Netzwerk" betrachtet werden. Der physikalische und elektrische Kontakt erfolgt durch den elektrischen Kontakt 57 entweder mit der leitenden Struktur 43 im Innern des Substrats (Fig. 5B) oder mit einer externen leitenden Struktur 59, wie sie in Fig. 5A abgebildet ist, die in die Nähe der unteren Fläche des Isoliermaterials 67 des Substrats 36 (Fig. 5B) gebracht wird. Der elektrische Kontakt 57 wiederum wird an den Stromverstärker 65 angeschlossen. Der Stromverstärker 65 ist nach bekannten Verfahren konstruiert und erhält an der Eingabeverbindung 66 ein konstantes Potential aufrecht. An Anschluss 103 erzeugt er eine Ausgangsspannung, die proportional ist zum Stromfluss in der Eingabeverbindung 66. Wenn die interne leitende Struktur 43 (oder die externe leitende Struktur 59) durch die Verbindung mit dem Stromverstärker 65 auf einem konstanten Potential gehalten wird und wenn das Potential eines Netzwerks danach durch die Einwirkung eines Elektronenstrahls 138 geändert wird, muss der Stromverstärker 65 Strom an die leitenden Strukturen 43 und 59 liefern, um ein konstantes Potential aufrechtzuerhalten. Der Stromverstärker 65 kann nach bekannten Verfahren aufgebaut sein, so dass das konstante Potential, das an der Verbindung 66 aufrechterhalten wird, bei 0 Volt oder einem anderen Potential liegen kann, das von einer zusätzlichen Spannungsversorgung 70 bestimmt wird, die über die Leitung 71 an den Verstärker 65 angeschlossen ist. Der Strom, der vom Stromverstärker 65 geliefert wird, wird als "Induktionsstrom" bezeichnet.

5. Substratprüfdaten

Die vom Elektronenstrahlsystem zu prüfenden spezifischen Leitereigenschaften sollen als "Nodes" 94 und 98 bezeichnet werden. Ein Netzwerk 68 besteht aus einer Gruppe elektrisch miteinander verbundener Nodes. Eine Liste aller zu prüfenden Netzwerke mit einer Unterliste aller Nodes in einem Netzwerk wird der Prüfsystem-Steuereinheit zur Verfügung gestellt. In dieser Liste wird die Position jedes Nodes auf dem Substrat in Bezug auf ein vereinbartes Koordinatensystem angegeben. Optional kann je nach Prüfverfahren für jedes Netzwerk die Kapazität des Netzes in Bezug auf die leitende Struktur angegeben werden. Kann das Prüfgerät das Substrat nicht vollständig ablenken, wird das Substrat 36 vom Tisch 32 zu mehreren verschiedenen Prüfpositionen transportiert, so dass alle zu prüfenden Nodes vom Elektronenstrahl 138 adressiert werden können. Die spezifischen Prüfpositionen werden im voraus bestimmt, so dass die Prüfung alle Punkte vollständig abdeckt. Die Prüfpositionen werden in einer Reihe angeordnet, um die Bewegung des Tisches auf ein Mindestmaß zu beschränken, beispielsweise in einer boustrophedontischen Sequenz. Entsprechend jeder Prüfposition gibt es eine Netzliste, die die Substratnetzangaben und die Node-Informationen enthält.

6. Prüfgerät-Systemausgabe

Bei der Ausgabe des Prüfgeräts handelt es sich um Informationen über die elektrische Integrität der Schreibnetzwerke. Diese Ausgabeinformationen bestehen aus vier Berichten. Die Liste mit der Bezeichnung Opens List führt alle Netze mit Unterbrechungen sowie Nodes mit Unterbrechungen auf. Die Liste mit der Bezeichnung Shorts List führt alle Kurzschlussdefekte auf. Mindestens eines der Netze, das von einem Kurzschluss betroffen ist, wird aufgeführt. Vollständige Informationen über Kurzschlüsse sind in einem optionalen dritten Bericht enthalten, der nach einer zusätzlichen Prüfung erstellt wird. Die Liste mit der Bezeichnung Shorts Identification gibt alle Netze an, die an jedem der festgestellten Kurzschlüsse beteiligt sind. Optional wird ein vierter Bericht mit der Bezeichnung Net Capacitance erzeugt, der eine Liste aller Netze und/oder Nodes zusammen mit ihren gemessenen Kapazitäten enthält.

7. Prüfverfahren

Es werden vier Prüfverfahren beschrieben. Jedes dieser Prüfverfahren hat je nach Anwendung Vorteile und Nachteile. Prüfverfahren 1 implementiert ein Ladungsspeicher- Prüfverfahren ähnlich den aus der Literatur bekannten Verfahren, wobei jedoch das Induktionsstromsignal anstelle eines zweiten Elektronenspannungskontrastsignals verwendet wird. Die Prüfverfahren 2, 3 und 4 basieren allesamt auf der Messung der Netzwerkkapazität, unterscheiden sich jedoch in der Art und Weise, in der das Induktionsstromsignal ausgelöst und analysiert wird. Die vier Verfahren haben gemeinsam, dass sie ein globales Ladeverfahren verwenden, um am Teil eine Ausgangspotentialverteilung einzurichten. Als nächstes wird die untere Gittervorspannung und/oder das Potential der leitenden Struktur geändert. Aufgrund dieser Änderung besitzen die Substrat-Nodes nicht länger ihr Ausgleichspotential. Die eigentliche Schadenserkennung wird durch eine Reihe von Schritten erreicht, beispielsweise der Ausrichtung des fokussierten Sondenstrahls auf die zu prüfenden Nodes. Anschließend wird das Induktionsstromsignal, das erreicht wird, wenn der Strahl auf dem Prüf-Node sichtbar gemacht wird, interpretiert.

7.1 Globales Ladeverfahren

Auf allen Netzwerken eines Substrats wird durch Bestrahlung mit einer oder mehreren Flutpistolen oder durch Abtastung des fokussierten Sondenstrahls mit einem Vorspannungspotential, das auf das untere Extraktionsgitter VGRID-GLOBAL angelegt wird, sowie optional mit einer Vorspannung, die auf die kontaktierte leitende Struktur VCOND-GLOBAL angelegt wird, ein anfängliches Ausgleichspotential geschaffen. Die Strahlenergie des Flutstrahls wird nach den gleichen Kriterien ausgewählt wie für den Primärstrahl, so dass δ > 1 für alle Leiter und Isolatoren. Das Ausgangspotential lässt sich mit einer oder mehreren Flutpistolen 42 schneller und gleichmäßiger einrichten als mit der Primärstrahlabtastung, da mehrere Pistolen mit stärkeren Strahlströmen und einer breiteren Abdeckung verwendet werden können. Die Flutbestrahlung muss solange fortgesetzt werden, bis alle Nodes auf ihre Ausgleichspotentiale gebracht wurden. Bei handelsüblichen Flutpistolen beträgt diese Dauer durchschnittlich einige wenige Millisekunden. Zu erwarten ist eine Abweichung in den Node-Ausgleichspotentialen, da die verschiedenen Nodes in unterschiedlichen lokalen elektrischen Umgebungen liegen können. Wenn die kontaktierte leitende Struktur, die vom Induktionsstromdetektor 45 verwendet wird, Verbindungen zur oberen Fläche des Substrats 36 hat, dann beeinflusst die Nähe eines Nodes zu den Nodes der leitenden Struktur und die Vorspannung auf der leitenden Struktur die Node- Ausgleichspotentiale. Diese Variationen unter den Nodes schaffen keine Probleme bei der Unterbrechung/Kurzschluss- Schadenserkennung, da das globale Ladeverfahren einschließlich VGRID-GLOBAL und VCOND-GLOBAL standardisiert und wiederholbar ist. Das Prüfverfahren beinhaltet Vergleiche zwischen den Substraten. Um genauere Node-Kapazitätsmessungen zu erreichen, können diese Effekte reduziert werden, wenn das Induktionsstromsignal richtig analysiert und das Vorspannungspotential der leitenden Struktur richtig gewählt wird (siehe nachfolgende Beschreibung der Prüfverfahren 3 und 4).

7.2 Prüfverfahren 1 - Ladungsspeicher-Prüfverfahren unter Verwendung des Induktionsstromsignals

Das erste Prüfverfahren der vorliegenden Erfindung ist eng verwandt mit Spannungskontrastsystemen auf dem Stand der Technik, die Ladungsspeicher-Prüfverfahren verwenden. Das Prüfverfahren ist sehr nützlich, wenn das Prüfsystem über eine umfassende Substratablenkungsfunktion verfügt. Aus diesem Grund wird dieses Verfahren für den vorliegenden Fall beschrieben. Der Spannungskontrastdetektor von Prüfsystemen nach dem Stand der Technik wird jedoch ersetzt durch den Induktionsstromdetektor. Die Amplitude und die Polarität des gemessenen Induktionsstromsignals, das gemessen wird, wenn der Primärstrahl auf einem Node sichtbar gemacht wird, hängt ab vom Verhältnis des Node-Potentials zu seinem Ausgleichspotential. Durch den globalen Ladeprozess werden anfänglich alle Nodes mit der unteren Gittervorspannung VGRID- GLOSAL ausgeglichen. Die untere Gittervorspannung wird daraufhin in ein anderes Potential VGRID-LOCAL geändert. Die Änderung in der Gittervorspannung ändert das Ausgleichspotential des Nodes. Wenn nachfolgend Nodes vom Primärstrahl adressiert werden, wird folglich ein Induktionsstromsignal erkannt. Eine längere Bestrahlung eines Nodes bringt diesen Node schließlich auf sein neues Ausgleichspotential, wobei damit eine Abnahme in der Intensität des Induktionsstromsignals einher geht. Die einzigen Anforderungen an VGRID-GLOBAL und VGRID-LOCAL sind, dass sie ausreichend unterschiedlich sind, dass sie unten in Schritt 3 ein erkennbares Induktionsstromsignal erzeugen und dass VGRID- LOCAL nicht so gross ist, dass die Primärstrahlablenkung zu Fehlern führt oder die Punktgrößenabnahme ein Problem darstellt.

Unterbrechungs- und Kurzschluss-Fehlererkennung

Der erste Schritt in Prüfverfahren 1 ist eine grundlegende Prozedur zur Erkennung aller Schäden durch Unterbrechungen und Kurzschlüsse. Diese grundlegende Prozedur erkennt zwar alle Kurzschlüsse, identifiziert jedoch möglicherweise nicht alle Netze und Nodes, die an einem Kurzschluss beteiligt sind. Die vollständige Identifikation aller Netze und Nodes, die an einem Kurzschluss beteiligt sind, wird an ein optionales zusätzliches Prüfverfahren übertragen, das später ausführlicher beschrieben wird. Das grundlegende Verfahren zur Fehlererkennung in Unterbrechungen und Kurzschlüssen wird in Fig. 9A veranschaulicht und wie folgt beschrieben:

Schritt 1: Globales Laden (Fig. 9A, 300)

Das Gitter 48 wird auf eine Vorspannung von VGRID-GLOBAL gebracht. Das Substrat 36 wird durch die Elektronenpistolen 42 oder durch den Primärelektronenstrahl 138 flutbestrahlt.

Schritt 2: (Fig. 9A, 301)

Das Potential auf dem unteren Gitter 48 wird auf eine Vorspannung von VGRID-LOCAL gebracht.

Schritt 3: (Fig. 9A, 302)

Die Variable NET UNDER TEST wird auf Net #1 der Liste Net List gesetzt.

Schritt 4: (Fig. 9A, 303)

Der fokussierte Sondenstrahl 138 wird nacheinander auf jeden der Nodes von NET UNDER TEST gelenkt und kurz auf jedem Node sichtbar gemacht. Ist die Amplitude des Induktionsstromsignals eines Nodes kleiner als der vorbestimmte Wert, d. h. IC < ICLIMIT, dann existiert ein Kurzschluss und NET UNDER TEST wird der Liste Shorts List hinzugefügt.

Schritt 5: (Fig. 9A, 304)

Der fokussierte Sondenstrahl wird auf den ersten Node von NET UNDER TEST gelenkt und sichtbar gemacht.

Schritt 6: (Fig. 9A, 305)

Die Sichtbarmachung des Strahls wird beendet, wenn das Induktionsstromsignal auf einen Wert gesunken ist, der niedriger ist als ein vorbestimmter Wert, also IC < ICLIMIT.

Schritt 7: (Fig. 9A, 306)

Der fokussierte Sondenstrahl wird nacheinander auf jeden der verbleibenden Nodes von NET UNDER TEST gelenkt und kurz auf jedem Node sichtbar gemacht. Ist die Amplitude des Induktionsstromsignals eines Nodes größer als ein vorbestimmter Wert, d. h. IC > ICLIMIT, dann existiert ein Kurzschluss und Node # und NET UNDER TEST # werden der Liste Opens List hinzugefügt.

Schritt 8: Ist das Netz NET UNDER TEST das letzte zu prüfende Netz?

Wenn NEIN, wird NET UNDER TEST inkrementiert (Fig. 9A, 308) und fortgesetzt bei Schritt 4. (Fig. 9A, 303)
Wenn JA, ist die Schadenserkennungsprüfung für Unterbrechungen und Kurzschlüsse abgeschlossen. (Fig. 9A, 309)
Fig. 9B veranschaulicht beispielhaft das Induktionsstromsignal, wie es während der Schadenserkennungsprüfung eines Substrats mit vier Netzen mit je zwei Nodes auf Unterbrechungen und Kurzschlüsse aussehen würde. Zum Zweck eines besseren Verständnisses wird angenommen, dass VGRID-LOCAL > VGRID-GLOBAL ist. In diesem Fall ist das Induktionsstromsignal positiv. Es wird angenommen, dass ein Unterbrechungsschaden zwischen den Nodes 3 und 4 von Netz B existiert und dass Netz C mit Netz A oder Netz B einen Kurzschluss erzeugt.
Zwar wurde beschrieben, dass die Prüfsequenz sowohl Unterbrechungen als auch Kurzschlüsse erkennt, doch könnte eine vereinfachte Sequenz, die nur Unterbrechungen prüft, das Durchlaufen von Schritt 4 überflüssig machen. Eine vereinfachte Sequenz, die nur Kurzschlüsse prüft, könnte Schritt 7 überflüssig machen.

Kurzschlussidentifikationsprüfung

Der zweite Schritt im Prüfverfahren 1, die Kurzschlussidentifikationsprüfung, ist optional und wird nur durchgeführt, wenn vollständige Informationen über alle Nodes gewünscht werden, die an einem oder mehreren Kurzschlüssen beteiligt sind. Die Eingänge für die Kurzschlussidentifikationsprüfung sind die Listen Opens List und Shorts List aus der obigen Schadenserkennungsprüfung für Unterbrechungen und Kurzschlüsse. Die Ausgabe der Kurzschlussidentifikationsprüfung ist ein Kurzschlussendbericht.
Die Kurzschlussidentifikationsprüfung besteht aus zwei Teilen, die in den Fig. 9C und 9D abgebildet sind und nachfolgend beschrieben werden. Der erste Teil der Kurzschlussidentifikationsprüfung erkennt zusätzliche Nodes und Netze mit Kurzschlüssen und erstellt die Liste Augmented Shorts List; der zweite Teil der Kurzschlussidentifikationsprüfung wird Shorts Pairing genannt und identifiziert alle Netze und Nodes, die an einem Kurzschluss beteiligt sind, und erstellt den Kurzschlussendbericht.
Bei der nachfolgenden Beschreibung wird von der Annahme ausgegangen, dass das Prüfsystem eine vollständige Substratablenkungsfunktion aufweist.
Zusätzliche Erkennungsfunktion für Kurzschlüsse in Nodes Dieses Verfahren ist in Fig. 9C abgebildet und wird anschließend ausführlich beschrieben:

Schritt 1: (Fig. 9C, 330)

Eine Liste namens Retest List A wird aus den Listen Shorts List und Opens List kompiliert. Die Liste Retest List A enthält einen Node aus jedem Netz auf der Liste Shorts List sowie alle Nodes aus allen Netzen auf der Liste Opens List. Außerdem wird eine zweite Liste namens Retest List B kompiliert, die einen Node aus jedem Netz enthält, das keine Nodes aus der Liste Retest List A enthält.

Schritt 2: (Fig. 9C, 331)

Globales Laden; Das Gitter 48 wird auf eine Vorspannung von VGRID-GLOBAL gebracht. Das Substrat wird durch die Elektronenpistolen 42 oder durch den Primärelektronenstrahl 138 flutbestrahlt.

Schritt 3: (Fig. 9C, 332)

Schritt 4: (Fig. 9C, 333)

Die Variable NODE UNDER TEST wird auf Node #1 der Liste Retest List A gesetzt.

Schritt 5: (Fig. 9C, 334)

Der fokussierte Sondenstrahl wird auf NODE UNDER TEST gelenkt und sichtbar gemacht.

Schritt 6: (Fig. 9C, 335)

Schritt 7: (Fig. 9C, 336)

Ist NODE UNDER TEST der letzte zu prüfende Node auf Retest List A?
Wenn NEIN, wird NODE UNDER TEST auf den nächsten Node auf Retest List A gesetzt und fortgesetzt bei Schritt 5 (Fig. 9C, 334).
Wenn JA, wird bei Schritt 8 fortgesetzt (Fig. 9C, 337).

Schritt 8: (Fig. 9C, 337)

NODE UNDER TEST wird auf Node #1 auf der Liste RETEST LIST B gesetzt.

Schritt 9: (Fig. 9C, 338)

Der fokussierte Sondenstrahl wird auf NODE UNDER TEST gelenkt und kurz sichtbar gemacht. Ist die Amplitude des Induktionsstromsignals kleiner als der vorbestimmte Wert ICLIMIT, dann existiert ein zusätzlicher Kurzschluss im Node. Dieser Kurzschluss wird der Liste Retest List A hinzugefügt und aus der Liste Retest List B gelöscht.

Schritt 10: (Fig. 9C, 339)

Ist NODE UNDER TEST der letzte Node auf Retest List B? Wenn NEIN, wird NODE UNDER TEST auf den nächsten Node auf Retest List B (Fig. 9C, 341) gesetzt und fortgesetzt bei Schritt 9 (Fig. 9C, 338).
Wenn JA, ist der Bericht Additional Shorted Node Discovery vollständig (Fig. 9C, 340).
Die Liste Retest List A, die durch das obige Verfahren geändert wurde, entspricht der Liste Augmented Shorts List. Die Liste Augmented Shorts List enthält alle Netze und Nodes, die an Kurzschlüssen beteiligt sind. Es bleibt die Identifikation aller Netze und Nodes, die an Kurzschlüssen beteiligt sind. Dies geschieht anhand des Verfahrens namens Shorts Pairing, das als nächstes beschrieben wird.

Verfahren Shorts Pairing

Mit diesem letzten Verfahren wird die Identifikation aller Netze und Nodes, die an Kurzschlüssen beteiligt sind, abgeschlossen und der Bericht Final Shorts Report erstellt. Dieses Verfahren wird in Fig. 9D veranschaulicht und wie folgt beschrieben:

Schritt 1: (Fig. 9C, 350)

Globales Laden: Das Gitter 48 wird auf eine Vorspannung von VGRID-GLOBAL gebracht. Das Substrat wird durch die Elektronenpistolen 42 oder durch den Primärelektronenstrahl 138 flutbestrahlt.

Schritt 2: (Fig. 9C, 351)

Schritt 3: (Fig. 9C, 352)

Die Variable NODE UNDER TEST wird auf Node #1 der Liste Augmented Shorts List gesetzt.

Schritt 4: (Fig. 9C, 353)

Schritt 5: (Fig. 9C, 354)

Schritt 6: (Fig. 9C, 355)

Der fokussierte Sondenstrahl wird nacheinander auf jeden der Nodes nach dem derzeitigen Node in NODE UNDER TEST auf der Liste Augmented Shorts List gelenkt und kurz auf jedem Node sichtbar gemacht. Ist die Amplitude des Induktionsstromsignals eines Nodes kleiner als ein vorbestimmter Wert ICLIMIT, dann wird ein Kurzschluss zwischen dem Netz oder dem Netzfragment mit diesem Node und dem Node NODE UNDER TEST hergestellt. In den Bericht Final Shorts Report wird eingetragen, dass der Node NODE UNDER TEST mit dem genannten Node kurzgeschlossen wird, und der genannte Node wird aus der Liste Augmented Shorts List heraus gelöscht (um redundante Prüfungen zu vermeiden).

Schritt 8: Ist der Node NODE UNDER TEST der letzte Node auf der Liste Augmented Shorts List?

Wenn NEIN, wird NODE UNDER TEST auf den nächsten Node auf der Liste Augmented Shorts List inkrementiert (Fig. 9C, 357) und fortgesetzt bei Schritt 4. (Fig. 9C, 353) Wenn JA, ist die Kurzschlusserkennungsprüfung abgeschlossen und der Bericht Final Shorts Report abgeschlossen (Fig. 9C, 358).
Damit ist Prüfverfahren 1 abgeschlossen.

7.3 Prüfverfahren durch Kapazitätsmessung unter Verwendung des Induktionsstromsignals

Die folgenden Prüfverfahren 2, 3 und 4 verwenden die gleiche Prüfsystem-Hardware wie für das Prüfverfahren 1 beschrieben wurde. Die Prüfverfahren 2, 3 und 4 unterscheiden sich jedoch grundlegend, da die Systemeinrichtung und die Prüfsequenz die Netzkapazität messen, um die grundlegende Schadenserkennungsprüfung für Unterbrechungen und Kurzschlüsse durchzuführen. Wie oben bereits angeführt wurde, ändert jeder Schaden durch Unterbrechung oder Kurzschluss die Kapazität mindestens eines Nodes in einem Netz um den Faktor zwei oder höher, so dass bei der Schadenserkennung lediglich eine beschränkte Messgenauigkeit erforderlich ist. Bei manchen Anwendungen sind genauere Messungen der Kapazität relevant; die Prüfverfahren 3 und 4 tragen dem Bedarf an höherer Messgenauigkeit Rechnung.
Kapazitätsorientierte Verfahren zur Schadenserkennung bei Unterbrechungen und Kurzschlüssen weisen gegenüber Ladespeicherverfahren zwei entscheidende Vorteile auf, wie im Prüfverfahren 1 beispielhaft deutlich wird.
Erstens benötigt das Prüfsystem keine vollständige Substratablenkungsfunktion mehr. Die Prüfung jedes Nodes (d. h. die indirekte Messung seiner Kapazität) ist unabhängig von der Prüfung aller anderen Nodes. Diese Tatsache steht im Gegensatz zum ladespeicherorientierten Schadenserkennungsverfahren, wo die Erkennung eines Kurzschlusses auf der Ladungsspeicherung zahlreicher zuvor geprüfter Nodes basiert. Bei der kapazitätsorientierten Schadenserkennung kann das Prüfsystem ein relativ kleines Ablenkungsfeld aufweisen und dennoch einen praktikablen Durchsatz erreichen, da das Prüfgerät die Kapazität jedes Nodes innerhalb seines Ablenkungsfeldes misst, das Substrat verschiebt, erneut die Kapazitäten misst usw. Bei der Grundschadenserkennung ist es niemals erforderlich, zuvor geprüfte Bereiche erneut aufzusuchen.
Wenn die Notwendigkeit großer Ablenkungsfelder nicht mehr besteht, ist eine einfachere Konstruktion des optischen und elektronischen Prüfsystemaufbaus möglich, was auch zu Kostensenkungen führt. Darüber hinaus sind kleinere fokussierte Sondengrößen möglich, wodurch die Anwendbarkeit des Systems auf große Substrate mit sehr kleinen Merkmalen erweitert wird.
Der zweite wichtige Vorteil der kapazitätsorientierten Schadenserkennung bezieht sich auf Ladungsleckeffekte. Die Netzkapazitätsmessung registriert keine Ladungsleckeffekte, da die Prüfung eines Netzes normalerweise innerhalb von Millisekunden abgeschlossen ist, wohingegen die Ladungsspeicherung bei einem Ladungsspeicherverfahren, wie es für Prüfverfahren 1 beschrieben wurde, Sekunden oder gar Minuten dauert.
Eine vollständige Substratprüfung umfasst zusätzlich zum grundlegenden Schadenserkennungsverfahren eine optionale Kurzschlussidentifikationsprüfung. Die Prüfungsverfahren 2, 3 und 4 haben eine Kurzschlussidentifikationsprüfung gemeinsam, was gegenüber dem grundlegenden Schadenserkennungsverfahren von Prüfverfahren 1 eine Verbesserung darstellt. Das neue Verfahren verwendet die gemessenen Kapazitäten der grundlegenden Schadenserkennungsprüfung, um die Geschwindigkeit und Effizienz der grundlegenden Schadenserkennungsprüfung gemäß Prüfverfahren 1 zu erhöhen. Die verbesserte Prüfung nennen wir Kurzschlussidentifikation mit Kapazitätsdaten. Die Beschreibung der Kurzschlussidentifikation mit Kapazitätsdaten ist in Abschnitt 7.3.5 enthalten.

7.3.1 Erkennung von Kapazitätsschäden

Der Prozess der Erkennung von Kapazitätsschäden beginnt mit der Aufstellung eines Anfangspotentials in allen Netzen unter Verwendung des globalen Ladeverfahrens. Als nächstes werden das Vorspannungspotential des unteren Gitters 48 geändert und einzelne Nodes mit dem fokussierten Sondenstrahl adressiert. Das Induktionsstromsignal IC(t), das erkannt wird, wenn der Node mit dem Sondenstrahl bestrahlt wird, wird vom Signalprozessor 45 gefiltert, in digitale Form umgewandelt und an den System-Controller 38 übertragen. Die Filterbandbreite und die digitale Abtastgeschwindigkeit werden so gewählt, dass die digitalisierten Signalproben IC&sub1;, IC&sub2;, IC&sub3;, ... ICn, die originalgetreu die analoge Wellenform IC(t) darstellen. Wir stellen jedes beliebige digitale Muster IC&sub1;, IC&sub2;, IC&sub3;, ... usw. durch das Symbol ICk dar. IC&sub1; ist das erste Muster, wenn der Primärstrahl 138 auf einem Node sichtbar gemacht wird. ICn ist das letzte Muster für eine bestimmte Node-Prüfung. Der System- Controller 38, bei dem es sich um einen Allzweck-Computer handeln kann, berechnet anhand der Muster ICk eine Menge Xm, die mit der Node-Kapazität in einem direkten Zusammenhang steht. Der Algorithmus zur Berechnung von Xm wird für jedes Prüfverfahren angegeben. Der Wert Xm, der unter einer spezifischen Gruppe von Betriebsbedingungen erreicht wird, wird mit einem Standardwert XS verglichen, und zwar für jedes Netz, das Bestandteil der Substratprüfdaten ist. Die Prüfverfahren 2, 3 und 4 unterscheiden sich im Aufbau des Prüfsystems, im verarbeitenden Algorithmus, der auf die Muster Ick angewandt wird, und in den dazugehörigen Standardwerten XS.
Standardwerte für jedes Prüfverfahren werden durch Messungen im Elektronenstrahl-Prüfgerät eines bekanntermaßen intakten Substrats oder eines anwendbaren Kalibrierungsstandards oder aber durch Analyse von Messdaten aus einer Gruppe von Substraten erreicht. Kapazitätsdaten lassen sich jedoch auch durch Messungen mit mechanischen Prüfgeräten oder durch Berechnungen auf der Grundlage der Geometrie von Substratnetzwerken gewinnen.
Wie oben bereits angeführt wurde, besteht einer der wesentlichen Vorteile der kapazitätsorientierten Schadenserkennung darin, dass das Prüfsystem keine umfassende Substratablenkungsfunktion benötigt. Das generische Prüfverfahren wird daher für den Fall beschrieben, in dem das Substrat 36 vom Tisch 32 in mehrere unterschiedliche Prüfpositionen verschoben wird, so dass alle zu prüfenden Nodes vom Elektronenstrahl 138 adressiert werden können. Die spezifischen Prüfpositionen werden im voraus bestimmt, so dass mit der Prüfung eine vollständige Abdeckung erreicht wird. Die Prüfpositionen werden in einer Reihe angeordnet, um die Bewegungen des Tisches auf ein Mindestmaß zu beschränken, beispielsweise in einer boustrophedontischen Sequenz. Entsprechend jeder Prüfposition gibt es eine Netzliste, die die Substratnetzangaben und die Node-Informationen enthält.

Generische Schadenserkennung in Kapazitätsunterbrechungen und Kurzschlüssen

Das ausführliche generische Schadenserkennungsverfahren für Kapazitätsunterbrechungen und Kurzschlüsse ist in Fig. 10A dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Dieses Verfahren wird durch die Variablen TEST POSITION, NET UNDER TEST und NET COUNT gesteuert. Das generische. Prüfverfahren wird durch Spezifikation des Prüfgeräteaufbaus sowie der Analyseparameter in Schritt 1 (Fig. 10A, 360) und durch das in Schritt 9 (Fig. 10A, 368) verwendete Analyseverfahren eingegrenzt auf die Prüfverfahren 2, 3 oder 4. Diese Parameter werden durch Namen in Großbuchstaben angegeben.

Schritt 1: (Fig. 10A, 360)

Prüfgeräteparameter werden eingestellt.

Schritt 2: (Fig. 10A, 361)

Das Substrat wird vom Tisch 32 in die Prüfpositioin 1 gebracht. Die Variable TEST POSITION wird auf #1 eingestellt. Die Variable NET UNDER TEST wird auf Netz #1 eingestellt. Die Variable NET COUNT wird auf REFLOOD gestellt.

Schritt 3: (Fig. 10A, 362)

Entspricht NETCOUNT=REFLOOD?
Wenn JA, gehe zu Schritt 4. (Fig. 10A, 363)
Wenn NEIN, gehe zu Schritt 6. (Fig. 10A, 365)

Schritt 4: (Fig. 10A, 363)

NETCOUNT = 0 setzen, Globales Laden wie folgt durchführen: Das untere Gitter 48 wird auf eine Vorspannung von VGRID-GLOBAL gebracht. Die kontaktierte leitende Struktur wird auf eine Vorspannung von VCOND-GLOBAL gebracht. Das Substrat 36 wird durch die in der Kammer enthaltenen Elektronenpistolen 42 flutbestrahlt oder durch den Primärelektronenstrahl 138 gescannt.

Schritt 5: (Fig. 10A, 364)

Das Potential des unteren Gitters 48 wird geändert auf VGRID- LOCAL. Das Potential der kontaktierten leitenden Struktur 43 oder 59 wird geändert zu VCOND-LOCAL.

Schritt 6: (Fig. 10A, 365)

Der Primärelektronenstrahl 138 wird auf den ersten Node von NET UNDER TEST abgelenkt und eingeschaltet (sichtbar gemacht).

Schritt 7: (Fig. 10A, 366)

Das Induktionsstromsignal IC(t) der leitenden Struktur 43, 59 wird gefiltert und vom Signalprozessor 46 digitalisiert. Die digitalisierten Daten IC&sub1;, IC&sub2;, usw. werden zur Analyse an den Controller 38 übertragen.

Schritt 8: Unsichtbarmachung des Strahls. (Fig. 10A, 367)

Der Strahl wird vom System-Controller 38 unsichtbar gemacht, und zwar mittels der Strahl-Ein/Aus-Steuerung 18, wenn IC < LIMIT1, ein vorbestimmter Wert. Die Übertragung der digitalisierten Daten an den Controller 38 wird angehalten.

Schritt 9: Signalanalyse (Fig. 10A, 368)

Die digitalen Muster ICK des Induktionsstromsignals in der leitenden Struktur 43, 59 werden analysiert, um den gemessenen Wert Xm zu erzeugen.

Schritt 10: (Fig. 10A, 369)

Xm, das in Schritt 9 berechnet wurde (Fig. 10A, 368) wird mit dem Standardwert XS verglichen, der in den Substratprüfdaten enthalten ist.
Wenn Xm/Xs < = V1, ein vorbestimmter Wert (Nennwert 0,5), dann wird der Wert Net Under Test der Liste Opens List hinzugefügt. Wenn Xm/Xs > = V2, ein vorbestimmter Wert (Nennwert 2), dann wird der Wert NET UNDER TEST der Liste Shorts List hinzugefügt.

Schritt 11: Zusätzliche Prüfung auf Node-Unterbrechungen (Fig. 10A, 370)

Gibt es weitere Nodes von NET UNDER TEST im Ablenkungsfeld des Prüfsystems, d. h. auf der Liste Netlist für die aktuelle TEST POSITION, werden diese auf Kontinuität zum ersten Node von NET UNDER TEST überprüft.
Der Strahl wird auf jeden der verbleibenden Nodes abgelenkt und kurz sichtbar gemacht. Ist das Induktionsstromsignal IC > LIMIT2, ein vorbestimmter Wert, existiert eine Unterbrechung. In diesem Fall werden NET UNDER TEST und der fehlerhafte Node der Liste Opens List hinzugefügt.

Schritt 12: (Fig. 10A, 371)

Ist NET UNDER TEST das letzte Netz in der TEST POSITION? Wenn NEIN, inkrementiere NET UNDER TEST und inkrementiere NET COUNT und gehe zu Schritt 3. (Fig. 10A, 362) Wenn JA, gehe zu Schritt 13.

Schritt 13: (Fig. 10A, 372)

Ist TEST POSITTON die letzte Testposition? (Fig. 10A, 372) Wenn NEIN, verschiebe anhand des Tisches 32 das Substrat 36 zur nächsten Prüfposition und inkrementiere TEST POSITION (Fig. 10A, 374) und gehe zu Schritt 3 (Fig. 10A, 362). Wenn JA, ist die Schadenserkennung für Unterbrechungen und Kurzschlüsse abgeschlossen (Fig. 10A, 375).
Die Prüfgeräteeinrichtung und die Analyseparameter, die erforderlich sind, um die Beschreibung der Kapazitätsschadenserkennung zu vervollständigen, sind folgende:
REFLOOD ist eine Konstante, die festlegt, wie häufig das globale Aufladen während der Prüfung wiederholt wird. Geeignete Werte für REFLOOD sind abhängig vom jeweiligen Substrat, von der Anzahl und der Dichte der Verkabelungsnetzwerke und vom Grad der Kapazitätskopplung zwischen Netzen im Vergleich zur Kopplung an die kontaktierte leitende Struktur. Die Wiederholbarkeit und Genauigkeit der Messungen werden verbessert, wenn REFLOOD eine kleine Zahl ist. Ein großer Wert für REFLOOD verkürzt die Prüfdauer.
VGRID-GLOBAL gibt das Vorspannungspotential an, das während der globalen Aufladung am unteren Gitter 48 angelegt wird, Schritt 4.
VGRID-LOCAL gibt das Vorspannungspotential an, das während der individuellen Node-Bestrahlung am unteren Gitter 48 angelegt wird, Schritte 6, 7, 11.
VCOND-GLOBAL gibt das Potential an, das während der globalen Aufladung an der kontaktierten leitenden Struktur angelegt wird, Schritt 4.
VCOND-LOCAL gibt das Potential an, das während der individuellen Node-Bestrahlung an der kontaktierten leitenden Struktur angelegt wird, Schritte 6, 7, 11.
LIMIT1 gibt den Pegel für ein Induktionsstromsignal an, das die Steuerung übernimmt, wenn die Node-Bestrahlung durch den Primärelektronenstrahl in Schritt 8 beendet wird.
V1 spezifiziert ein Kriterium für die kapazitätsorientierte Schadenserkennung bei Unterbrechungen, Schritt 10. Der Nennwert von V1 beträgt 0,5.
V2 spezifiziert ein Kriterium für die Kurzschlusserkennung in Schritt 10. Der Nennwert von V2 beträgt 2.
LIMIT2 spezifiziert ein Induktionsstromsignal, das verwendet wird, um eine Unterbrechungsstörung in Schritt 11 zu erkennen.

7.3.2 Prüfverfahren 2; Messung der Ausgleichsladung

Das oben beschriebene generische kapazitätsorientierte Schadenserkennungsverfahren wird spezifisch durch a) die Auswahl der Prüfsystemparameter (Fig. 10A, 360) und b) die spezifischen Algorithmen, die im Signalanalyseschritt verwendet werden, Schritt 9 (Fig. 10A, 368). Für das Prüfverfahren 2 werden diese Auswahlen so getroffen, dass die gemessene Menge Xm die Gesamtladung bezeichnet, die vom Induktionsstromsignal übertragen wird, wenn die Nodes einzeln adressiert und auf ihre Ausgleichspotentiale gebracht werden. Die auf diese Weise übertragene Gesamtladung ist proportional zur Node-Kapazität.
Da das Prüfverfahren 2 auf der Ladungsmessung durch Integration des Induktionsstromsignals basiert, hat es den Vorteil, dass die Messgenauigkeit durch die langfristigen Abweichungen des Primärstrahlstroms unbeeinträchtigt bleibt. Wird der Strom reduziert, erhöht sich entsprechend die für den Ausgleich eines Netzes benötigte Zeit, und das Ergebnis ist, dass die insgesamt übertragene Ladung nicht beeinträchtigt wird.

Prüfsystemaufbau

Ein weiterer Vorteil des Prüfverfahrens 2 besteht darin, dass die Parameter zur Systemeinrichtung unkritisch sind. Annehmbare Ergebnisse werden mit den unterschiedlichsten Werten für die Parameter erzielt. Eine Anforderung besteht darin, dass VGRID-GLOBAL, VCOND-GLOBAL sich ausreichend von VGRID-LOCAL, VCOND-LOCAL unterscheiden, so dass in den Schritten 6 und 7 (Fig. 10A, 365, 366) der generischen Prüfsequenz ein erkennbares Induktionsstromsignal erzeugt wird. Eine zweite Anforderung besteht darin, dass VGRID-LOCAL nicht so groß ist, dass eine Primärstrahlablenkung oder eine Punktgrößenabnahme zu Löscherscheinungen führen kann. Es ist außerdem wünschenswert, VGRID-GLOBAL in Bezug auf VCOND-GLOBAL etwa 2 V negativ zu wählen, um die Einheitlichkeit der globalen Aufladung zu verbessern.
Die Ergebnisse eines Experiments im Zusammenhang mit Prüfverfahren 2 wurden mit einem Prototyp-Prüfsystem erzielt, wobei die Prüfsystem-Parameter folgende waren:
REFLOOD 1
VGRID-GLOBAL -2,0 V
VCOND-GLOBAL 0,0 V
VGRID-LOCAL +20,0 V
VCOND-LOCAL 0,0 V
LIMIT1 IC1/100,0
LIMIT2 IC1/3,0
V&sub1; 0,5
V&sub2; 2,0

Kapazitätsorientierte Schadenserkennung für Unterbrechungen und Kurzschlüsse - Prüfverfahren 2

Nachdem wir die Prüfsystemparameter für das Prüfverfahren 2 beschrieben haben, beschreiben wir nun das kapazitätsorientierte Schadenserkennungsverfahren für Unterbrechungen und Kurzschlüsse. Die Beschreibung bezieht sich auf die Schritte, die für das generische kapazitätsorientierte Schadenserkennungsverfahren für Unterbrechungen und Kurzschlüsse gemäß Abschnitt 7.3.1 definiert wurden und in Fig. 10 abgebildet sind. Die Schritte 1 bis 8 (Fig. 10A, 360-367) sind identisch mit dem generischen Verfahren von Abschnitt 7.3.1.
Für das experimentelle Prototypsystem hat das globale Aufladungsverfahren von Schritt 4 eine Abtastung des Primärstrahls über eine Fläche von 4 mm · 4 mm durchgeführt.
Ein typisches Induktionsstromsignal, das in den Schritten 6 und 7 (Fig. 10A, 365-366) der Prüfung von einem Substrat-Node aufgezeichnet wurde, ist in Fig. 10B dargestellt. Diese Daten stammen von einem Prototyp-Prüfsystem gemäß obiger Beschreibung.
Der in Schritt 8 verwendete Parameter LIMIT1 (Fig. 10A, 367) wird auf einen kleinen Wert gesetzt, so dass Nodes auf ihr Ausgleichspotential gebracht werden. Geeignete Werte für LIMIT 1 liegen im Bereich von IC1/100. Der Primärstrahl 138 wird unsichtbar gemacht, wenn ein Muster Ick < = LIMIT1. Wie zuvor stellen wir auch hier das erste Signalmuster dar durch IC1; das letzte Signalmuster stellen wir durch Icn dar.
Die Signalanalyse von Schritt 9 (Fig. 10A, 368) wird nun für Prüfverfahren 2 beschrieben. Die digitalen Signalmuster Ick des Induktionsstromsignals in der kontaktierten leitenden Struktur 43, 59 werden integriert, um die Ladung Q zu messen, die durch den Induktionsstrom übertragen wird. Das Integral wird anhand einer der Standardformeln der numerischen Integration berechnet, beispielsweise
Xm = Q = δt * (1/2 'Ic1 + Icn) + Σ Ick)
k = 2 bis n - 1
δt = Zeitintervall zwischen Digitalmustersignalen
Ic1 = erstes Digitalmustersignal
Icn = letztes Digitalmustersignal
In Fig. 10B wird die Messung der Ausgleichsladung anhand der oben beschriebenen Methode durch die Kurve mit der Bezeichnung Q(t) veranschaulicht. Die vertikale Skala für die Kurve Q(t) befindet sich rechts vom Graph. Der Endwert von Q(t), Xm, und die gemessene Ausgleichsladung sind ebenfalls in Fig. 10B angegeben.
Fig. 10C veranschaulicht die Wiederholbarkeit des Induktionsstromsignals in den Schritten 6, 7 (Fig. 10A, 365, 366) des Prüfverfahrens 2, indem das Induktionsstromsignal gezeigt wird, das auf dem entsprechenden Node für zwei unterschiedliche Substrate erreicht wird.
7.3.3 Prüfverfahren 3; Messung der Nicht-Ausgleichsladung Wie bereits Prüfverfahren 2 basiert auch das Prüfverfahren 3 auf dem generischen kapazitätsorientierten Schadenserkennungsverfahren für Unterbrechungen und Kurzschlüsse, das in Fig. 10A veranschaulicht wird und in Abschnitt 7.3.1 beschrieben ist. Darüber hinaus umfasst das Analyseverfahren von Schritt 9 (Fig. 10A, 368) wie auch im Prüfverfahren 2 eine Signalintegration. Die grundsätzliche Idee von Prüfverfahren 3 besteht in der Bereitstellung einer höheren Genauigkeit bei der Messung der Kapazität sowie einer Wiederholbarkeit durch sorgfältigere Auswahl der Prüfsystemparameter bei gleichzeitiger Verbesserung der Signalanalyse und verkürzter Prüfdauer. Die Prüfungswiederholbarkeit wird verbessert, da das Potential jedes Nodes zu Beginn der Integrationsperiode besser standardisiert ist. Die Prüfung verläuft schneller als Prüfverfahren 2, da die Nodes nicht ganz bis auf ihre Ausgleichspotentiale gebracht werden. Eine schnellere Prüfung trägt auch zu einer besseren Wiederholbarkeit bei, indem die strahleninduzierte Ansammlung kohlenstoffhaltigen Materials auf den geprüften Nodes reduziert oder gar ausgeschaltet wird. Die bessere Wiederholbarkeit macht das Prüfverfahren geeignet für die absolute Kapazitätsmessung unter Verwendung geeigneter Kalibrierungsverfahren, beispielsweise Messungen an Nodes mit bekannter Kapazität.
Das Prüfverfahren 3 beginnt mit der unten beschriebenen Prozedur zur Festlegung geeigneter Werte für die Prüfparameter VGRID-GLOBAL, VGRID-LOCAL, VCOND-GLOBAL und VCOND-LOCAL.
Angenommen, das Prüfgerät wurde richtig eingerichtet. Dann veranschaulicht Fig. 10D das Signalanalyseverfahren für zwei Nodes mit unterschiedlicher Kapazität. Die Ladungsübertragungsmessung für Node A beginnt zum Zeitpunkt t1a, wenn das Induktionsstromsignal anfängt, von seinem gesättigten Wert abzufallen. Die Ladungsübertragungsmessung endet zum Zeitpunkt t2a, wenn das Induktionsstromsignal auf einen Bruchteil seiner anfänglichen Amplitude abgefallen ist, beispielsweise 70%. Die Ladung, die während des Zeitintervalls t2a - t1a übertragen wurde, wird durch den schattierten Bereich unterhalb von Kurve A in Fig. 10D dargestellt und ist proportional zur Netzkapazität. Die entsprechende Messung an einem zweiten Node mit unterschiedlicher Kapazität wird ebenfalls in Fig. 10D dargestellt (Kurve B).

Prüfsystem einrichten

Die Potentiale des unteren Gitters und der leitenden Struktur müssen so gewählt werden, dass das Induktionsstromsignal in Schritt 6 des generischen Schadenserkennungsprüfverfahrens von Abschnitt 7.3.1. und Fig. 10A, 365, anfänglich gesättigt ist. Um dieses Ziel zu erreichen, muss das lokale Feld an allen Nodes die Sekundärelektronenemission unterstützen. Dies geschieht, indem VGRID-GLOBAL und VCONDGLOBAL in Bezug auf VGRID-LOCAL negativ genug gewählt werden. Geeignete Werte werden in einem Einrichtverfahren ermittelt, das die Induktionsstromsignale von einem Substrat beobachtet, das bekanntermaßen fehlerfrei ist. Entsprechend werden die Spannungsparameter geändert.
Dieses Einrichtverfahren wird in Fig. 10E veranschaulicht. Das Einrichtverfahren ist identisch mit dem generischen kapazitätsorientierten Schadenserkennungsverfahren von Abschnitt 7.3.1 für die Schritte 380 bis 387, die in Fig. 10E enthalten sind. Im nächsten Schritt (Fig. 10A, 388) werden die Signale Ick auf ihre anfängliche Sättigung untersucht. Mit Sättigung meinen wir, dass es eine Sequenz aufeinander folgender Signalmuster gibt, die bei IC1 beginnen und bis Ick mit k > = 2 reichen, so dass alle Muster in der Sequenz, abgesehen von geringfügigen Abweichungen aufgrund von Geräuschen, identisch sind. Geeignete Kriterien für die erwartete Signalabweichung aufgrund von Geräuschen variieren je nach Primärstrahlstrom, den Stromverstärkern und anderen Faktoren. Ist für einen beliebigen Node das Induktionsstromsignal anfänglich nicht gesättigt, geht das System zu Schritt 389, WO VGRID-GLOBAL und VCOND-GLOBAL Verringert werden, also bezüglich VGRID-LOCAL und VCOND-LOCAL negativer gemacht werden. NETCOUNT wird auf REFLOOD gesetzt, und wir gehen zu Schritt 382, um fortzufahren. Der Prozess wiederholt sich gemäß Darstellung in Fig. 10E solange, bis der Node ein gesättigtes Signal anzeigt.
Um den Durchsatz des Prüfgeräts auf ein Höchstmaß zu steigern, sollte man sicherzustellen, dass die Signalsättigung nicht zu lange andauert. In Schritt 390 wird geprüft, ob die Anzahl der gesättigten Muster größer ist als ein vorbestimmter Wert LIMIT2. Wenn JA, kehrt das System zurück zu Schritt 391, wo die Werte VGRID-GLOBAL, VCOND-GLOBAL bezüglich VGRID-LOCAL, VCOND-LOCAL negativer gemacht werden, und NETCOUNT wird auf REFLOOD gesetzt. Der Prozess wird fortgesetzt bis Schritt 382. Das Verfahren geht von Schritt 382 weiter zu Schritt 390, bis die Parameter für alle Nodes an allen Tischpositionen richtig eingestellt sind.
Der Prozess der Parametereinstellung von Fig. 10E geht weiter, bis diejenigen Vorspannungswerte, die gerade ausreichen, um einen Node zu sättigen, für alle Nodes bestimmt wurden. Diese Informationen werden für alle Nodes während der Einrichtprozedur in Schritt 392 aufgezeichnet.
Bevor die Schadenserkennungsprüfung beginnt, wird die Netzliste umsortiert, so dass Netze entsprechend den erforderlichen Parameterwerten gruppiert werden. Jede Node- Gruppe wird daraufhin mit Parameterwerten geprüft, die für diese Gruppe geeignet sind. Bei dieser Vorgehensweise wird der Durchsatz des Prüfgeräts erhöht, indem für den Strahl die erforderliche Zeit, bis die Messperiode zum Zeitpunkt t1a oder t1b in Fig. 10D beginnt, auf ein Mindestmaß/beschränkt wird.

Schadenserkennung bei kapazitätsorientierten Unterbrechungen und Kurzschlüssen - Prüfverfahren 3

Nachdem wir das Einrichtverfahren für das Prüfverfahren 3 beschrieben haben, beschreiben wir nun das kapazitätsorientierte Schadenserkennungsverfahren für Unterbrechungen und Kurzschlüsse. Die Beschreibung bezieht sich auf die Schritte, die für das generische kapazitätsorientierte Schadenserkennungsverfahren für Unterbrechungen und Kurzschlüsse gemäß Abschnitt 7.3.1 definiert wurden und in Fig. 10 abgebildet sind. Mit Ausnahme der Schritte 9 (Fig. 10A, 368) und 11 (Fig. 10A, 370) sind die Schritte von Prüfverfahren 3 identisch mit dem generischen Verfahren von Abschnitt 7.3.1.
Der Parameter LIMIT1, der in Schritt 8 (Fig. 10A, 367) verwendet wird, wird auf einen höheren Wert gesetzt als für Prüfverfahren 2, so dass die Node-Bestrahlungsdauer reduziert wird. Geeignete Werte für LIMIT1 liegen im Bereich von Ic1/2. Der Primärelektronenstrahl 138 wird unsichtbar gemacht, wenn ein Muster Ick < = LIMIT1. Wie zuvor stellen wir auch hier das erste Signalmuster dar durch IC1; das letzte Signalmuster stellen wir durch Icn, dar.
Die Signalanalyse von Schritt 9 (Fig. 10A, 368) wird nun für Prüfverfahren 3 beschrieben. Manche der digitalen Muster, Ick, des Induktionsstromsignals in der kontaktierten leitenden Struktur 43, 59 werden integriert, um die Ladung Q zu messen, die während eines bestimmten Zeitintervalls durch den Induktionsstrom übertragen werden. Das erste in der Messung verwendete Muster erfüllt das Verhältnis wie folgt:
Lck < = Ic1 - δI,
wobei δI eine vorbestimmte Konstante ist.
Wir stellen dieses Muster durch das Symbol Icj dar. Das Integral wird durch eine beliebige Standardformel der numerischen Integration berechnet, beispielsweise
Xm = Q = δt * (1/2 (Icj + Icn) + Σ Ick)
k = j + 1 bis n - 1
wobei δt das Zeitintervall zwischen digitalen Mustern des Induktionsstromsignals repräsentiert.
Für Schritt 11 (Fig. 10A, 370), in dem weitere Nodes des geprüften Netzes (NET UNDER TEST) auf Unterbrechungen überprüft werden (wenn solche an der aktuellen TEST POSITION vorhanden sind), ist es wünschenswert, eine zusätzliche Belichtung des ersten Nodes von NET UNDER TEST einzufügen. Wir erinnern uns daran, dass die Variable LIMIT1 die Belichtung von Node 1 nach einer nur bescheidenen Verringerung im Induktionsstromsignal beendet hat. Wenn weit ere Nodes des geprüften Netzes (NET UNDER TEST) auf Unterbrechungen überprüft werden sollen, ist es wünschenswert, den ersten Node etwas länger zu belichten. Die zusätzliche Belichtung wird beendet, wenn das Induktionsstromsignal geringer ist als LIMIT2, ein vorbestimmter Wert. Schritt 11 wird gemäß Beschreibung in Abschnitt 7.3.1 (Fig. 10A, 370) fortgesetzt, um andere Netz-Nodes auf Unterbrechungen zu überprüfen.
7.3.4 Prüfverfahren 4; Exponentialkurveneinpassung Wie auch Prüfverfahren 3 basiert Prüfverfahren 4 auf dem generischen Prüfverfahren zur Erkennung kapazitativer Unterbrechungen und Kurzschlüsse, das in Fig. 10A dargestellt ist und in Abschnitt 7.3.1 beschrieben wird.
Jedoch bezieht für Prüfverfahren 4 das Analyseverfahren von Schritt 9 des generischen Verfahrens zur Schadenserkennung anstelle einer Signalintegration eine Kurveneinpassung ein. Die Kurveneinpassungsmethode gemäß Prüfverfahren 4 basiert auf der Beobachtung, dass das Induktionsstromsignal einen reinen Exponentialcharakter annimmt, wenn es sich dem Ausgleichspotential annähert, d. h. für IcISAT etwa 0,3 oder weniger, und dass die Zeitkonstante der Exponentialabnahme proportional zur Node-Kapazität ist. Dieses Verhalten wird durch das Modell von Anhang A vorausgesagt, das in Fig. 4E dargestellt ist, und wurde auch in Versuchen beobachtet.
Das Prüfverfahren 4 beginnt mit einem Setup, bei dem geeignete Werte für die Testparameter VGRID-GLOBAL, VGRID-LOCAL, VCOND-GLOBAL und VCOND-LOCAL ermittelt werden. Das Setup passt diese Parameter so an, dass das in Schritt 6 (Fig. 10A, 364) erzielte Induktionsstromsignal der Schadenserkennungsprüfung im Vergleich zu den gesättigten Signalpegeln von Prüfverfahren 3 klein ist.
Angenommen, das Prüfgerät wurde richtig eingerichtet, dann zeigt Fig. 10F gemäß nachfolgender Beschreibung das Signalanalyseverfahren, das auf die mit einem Prototyp- Prüfsystem tatsächlich erzielten Werte angewandt wird. Wie wir wissen, hat ein Signal mit einer Exponentialabnahme, das auf einer halblogarithmischen Skala abgebildet wird, einen geradlinig abfallenden Verlauf. Fig. 10F zeigt eine halblogarithmische Darstellung eines gemessenen Induktionsstromsignals eines Prototypsystems. Ebenfalls gezeigt wird eine berechnete Einpassung in dis Experimentaldaten. Im vorliegenden Fall wurde die berechnete Einpassung von einer handelsüblichen Tabellenkalkulation vorgenommen.
Die Zeitkonstante τ der Exponentialfunktion wird mit der Node- Kapazität C und dem Primärstrahlstrom Ip durch folgende Gleichung in Beziehung gesetzt:
τ = R*C/Ip wobei
R ein konstantes Merkmal eines Node darstellt.
Die Menge Xm = τ * Ip ist ein geeigneter gemessener Wert, der mit Standardwerten verglichen wird, um Schäden zu erkennen.
Ip, der Primärstrahlstrom, wird vor dem Prüfbeginn gemessen und unter Anwendung bekannter Verfahren aus den Bereichen Elektronenmikroskopie und Elektronenstrahllithographie konstant gehalten.
Das Prüfverfahren 4 hat den Vorteil, dass die Zeitkonstantenmessung das genaue Anfangspotential eines Node nicht registriert, so dass die Messung auch im Wiederholungsfall gute Ergebnisse erzielt. Darüber hinaus umfasst das Verfahren die Berücksichtigung eventueller geringer Unterschiede zwischen den Netzwerken (etwa 1 Volt oder geringer), wodurch die Wahrscheinlichkeit elektrischer Schäden am Substrat, die durch die Prüfung hervorgerufen werden könnten, verringert oder ausgeschaltet wird.
Ein Nachteil von Prüfverfahren 4 besteht darin, dass die Genauigkeit der Kapazitätsmessung sowie die Wiederholbarkeit dieser Messungen negativ beeinträchtigt werden, wenn der Strahlstrom, der auf einen Node auftritt, wegen eines Strahlüberlaufs oder einer ungenauen Adressierung vom Nennwert Ip abweicht. Dieses Problem wird durch die Ladungsübertragungsmessungen der Prüfverfahren 2 und 3 überwunden, die daher besser geeignet sind, wenn die Größe der zu prüfenden Merkmale kleiner ist als die Elektronensondengröße oder mit ihr vergleichbar ist.

Prüfsystemeinrichtung

Die Potentiale des unteren Gitters und der leitenden Struktur müssen so gewählt werden, dass das Induktionsstromsignal im Vergleich zu den oben für Prüfverfahren 3 beschriebenen gesättigten Werten klein ist. Geeignete Werte werden durch Beobachtung der Induktionsstromsignale von einem bekanntermaßen fehlerfreien Substrat oder Kalibrierungsstandard und Anpassung der Parameter entsprechend dem nachfolgend beschriebenen Verfahren ermittelt.
Die Setup-Prozedur von Prüfverfahren 4 besteht aus zwei Teilen. Im ersten Teil werden die gesättigten Signalwerte für ein repräsentatives Substrat ermittelt. Dies geschieht in der Setup-Prozedur, die oben für Prüfverfahren 3 beschrieben wurde und in Fig. 10E veranschaulicht wird. In Schritt 392 von Fig. 10E, bei dem die Anzahl der Parameter verringert werden kann, wird der Wert des gesättigten Signalpegels ISAT ebenfalls für jeden Node gespeichert.
Die Werte ISAT werden im zweiten Teil der Setup-Prozedur von Prüfverfahren 4 verwendet, das in Fig. 10 G veranschaulicht wird. Am Anfang wird in Schritt 400 das Substrat an Position 1 verschoben und das zu prüfende Netz auf Netz Nr. 1 eingestellt. Zusätzlich wird NETCOUNT auf REFLOOD gesetzt. In Schritt 401 von Fig. 10G werden die Parameter des Prüfgeräts auf die zuvor ermittelten Werte eingestellt, um ein gesättigtes Induktionsstromsignal zu erzeugen. In Schritt 408 wird der tatsächlich eingelesene Induktionsstromwert mit ISAT/V&sub3; verglichen, wobei V&sub3; ein vorbestimmter Parameter ist, dessen Nennwert gleich 3, 3 ist. Dieser Nennwert von V3 basiert auf dem Modell des in Anhang A beschriebenen Ladeprozesses. V3 sollte je nach erforderlicher Kapazitätsmessgenauigkeit des Prüfgeräts eingestellt werden. Wenn Ic zu groß ist, stellt Schritt 409 VGRI-GLOBAL und VCOND-GLOBAL weniger negativ ein als VGRID-LOCAL und VCOND-LOCAL. NETCOUNT wird so eingestellt, dass eine globale Aufladung erfolgt. Schritt 409 kehrt zurück zu Schritt 402. Wenn Ic < ISAT/V&sub3;, werden die Parameter in Schritt 410 gespeichert. Der Prozess wird für alle Nodes und Tischpositionen wiederholt.

Schadenserkennung in Kapazitätsunterbrechungen und Kurzschlüssen - Prüfverfahren 4

Nachdem wir die Setup-Prozedur für Prüfverfahren 4 beschrieben haben, beschreiben wir nun die Schadenserkennung in Kapazitätsunterbrechungen und Kurzschlüssen. Die Beschreibung erfolgt in Einklang mit den Schritten, die für das Erkennungsverfahren für generische Kapazitätsunterbrechungen und -kurzschlüsse in Abschnitt 7.3.1 definiert wurden und in Fig. 10A abgebildet sind. Mit Ausnahme von Schritt 9 (Fig. 10A, 368) sind die Schritte von Prüfverfahren 3 identisch mit dem generischen Verfahren von Abschnitt 7.3.1.
Der Wert des in Schritt 8 (Fig. 10A, 367) verwendeten Parameters LIMIT1 ist unkritisch. Ein Wert von etwa ISAT/10 wäre angemessen. Der Primärstrahl 138 wird ausgeblendet, wenn ein beliebiges Signal Ick < = LIMIT1 in Schritt 367, Fig. 10A. Wie bereits zuvor stellen wir das letzte Signalmuster durch Icn dar.
Die Signalanalyse von Schritt 9 (Fig. 10A, 368) der Schadenserkennung in Kapazitätsunterbrechungen und Kurzschlüssen wird anschließend für Prüfverfahren 4 beschrieben. Die digitalen Muster Ick des Induktionsstromsignals in der kontaktierten leitenden Struktur 43, 59 werden durch eine Gleichung mit folgender Form eingepasst:
Ick = Icle-(k*δt)/τ
wobei δt das Zeitintervall zwischen den Mustern angibt und k ein Index ist, der von 1 bis n läuft und zur Kennzeichnung der Muster dient.
Der passende Parameter τ wird in standardmäßigen sogenannten "Least Squares"-Verfahren der numerischen Analyse ermittelt, wie sie auch in "Data Reduction and Error Analysis for the Physical Sciences", McGraw-Hill Book Company, New York, (1969), beschrieben sind.
Die Menge, Xm = τ*Ip wird in Schritt 10 (Fig. 10A, 369) der Schadenserkennung mit Standardwerten verglichen. Für Schritt 11 (Fig. 10A, 370) in dem weitere Nodes des NET UNDER TEST auf Unterbrechungen überprüft werden, wird der Parameter LIMIT2 so gewählt, dass
ISAT/V&sub3; > LIMIT2 > LIMIT1.
Schritt 371 prüft, ob alle Netze in der aktuellen Tischposition geprüft wurden. Ist dies nicht der Fall, inkrementiert Schritt 373 das zu prüfende Netz, inkrementiert die Netzzählung und kehrt zurück zu Schritt 362. Wenn alle Netze in einer gegebenen Prüfposition geprüft wurden, stellt Schritt 372 fest, ob die aktuelle Prüfposition die endgültige Prüfposition ist. Wenn nicht, verschiebt Schritt 374 den Tisch in die nächste Prüfposition, setzt NETCOUNT = REFLOOD und geht zu Schritt 362. Sobald die Prozedur mit dem letzten Netz in der letzten Prüfposition fertig ist, ist sie abgeschlossen (Schritt 375).
Damit endet die Beschreibung von Verfahren zur Schadenserkennung in Kapazitätsunterbrechungen und Kurzschlüssen.

7.3.5 Kurzschlussdarstellungsprüfung mit Kapazitätsdaten

Es wurden drei Verfahren zur Schadenserkennung in Kapazitätsunterbrechungen und Kurzschlüssen beschrieben. Wie in Abschnitt 7.2 beschrieben wurde, gibt die aus der Schadenserkennung resultierende Kurzschlussliste möglicherweise nicht alle Netze an, die an Kurzschlüssen beteiligt sind. Werden vollständige Informationen über Kurzschlüsse gewünscht, sind zusätzliche Tests erforderlich. Diese Tests haben wir als Kurzschlussermittlung bezeichnet. Die in Abschnitt 7.2 beschriebene Kurzschlussermittlungsprüfung lässt sich durch Nutzung der Netzkapazitätsdaten, die in den Prüfverfahren 2, 3 oder 4 erzeugt wurden, verbessern. Es folgt nun eine Beschreibung der verbesserten Kurzschlussermittlungsprüfung mit Kapazitätsdaten.
Für die nachfolgenden Beschreibungen wird von der Annahme ausgegangen, dass das Prüfsystem keine vollständige Substratablenkungsfunktion hat. Das Grundprinzip des verbesserten Verfahrens besteht in der Verwendung der Kapazitätsdaten zur Senkung der bei jedem Kurzschluss zu prüfenden Netzanzahl sowie in der Verringerung der zur Zusammenfassung von Kurzschlüssen erforderlichen Tischbewegung. Natürlich haben alle Netze, die an einem bestimmten Kurzschluss beteiligt sind, von Messfehlern einmal abgesehen, den gleichen Wert Xm. Wir nennen diesen Wert XP. Bei der Suche nach anderen Netzen, die an einem bestimmten Kurzschluss beteiligt sind, überprüft das System demnach nur solche Netze, die möglicherweise beteiligt sein könnten, d. h. diejenigen, deren Werte Xm denen von XP ausreichend ähnlich sind.
Daten von einem bestimmten Prüfsystem und -verfahren müssen gesammelt und analysiert werden, um Kriterien für "ausreichend ähnlich" zu definieren. Mehrere Messungen auf einem Kalibrierungsstandard werden analysiert, um die Wiederholungsgenauigkeit zu quantifizieren. Die Leistung eines Prüfgeräts lässt sich durch folgende Gleichung zusammenfassend ausdrücken:
Xist = Xm +/- a*Xm +/-b
wobei Xist eine genaue Messung ist, die mit einem mechanischen Messinstrument oder einem anderen Mittel vorgenommen wird, Xm sind gemessene Werte mit dem jeweiligen Elektronenstrahl- Prüfsystem und -verfahren. a und b sind Parameter, die die Prüfgenauigkeit des Prüfgeräts festlegen. Die Mengen a und b werden so gewählt, dass alle Netze, die möglicherweise eine Kurzverbindung zu einem bestimmten Netz aufweisen, mit dem Messwert Xmp folgenden Ausdruck erfüllen:
Abs(Xmk - Xmp) < a * (Xmk + Xmp) + 2b.
Bei einem bestimmten Netz (#p im obigen Beispiel) nennen wir jedes beliebige andere Netz mit einem Wert Xmk, so dass das oben angeführte Kriterium erfüllt ist, "einen möglichen Kurzschluss" für Netz p.
Eingaben für die Kurzschlussermittlungsprüfung sind die Unterbrechungsliste und die Kurzschlussliste aus der oben beschriebenen Unterbrechungs- und Kurzschluss- Schadenserkennung sowie die gemessenen Mengen Xm für jedes Netz. Die Ausgabe der Kurzschlussermittlungsprüfung ist ein endgültiger Kurzschlussbericht.
Die Kurzschlussermittlungsprüfung besteht aus zwei Teilen, die in Fig. 10H und Fig. 10I dargestellt sind und nachfolgend beschrieben werden. Im ersten Teil der Kurzschlussermittlungsprüfung werden zusätzliche Nodes und Netze mit Kurzschlüssen ermittelt, worauf die erweiterte Kurzschlussliste erstellt wird. Im zweiten Teil der Kurzschlussermittlungsprüfung wird die erweiterte Kurzschlussliste verwendet, um alle Netze bzw. Nodes zu ermitteln, die an einem bestimmten Kurzschluss beteiligt sind, worauf der endgültige Kurzschlussbericht erstellt wird.

Zusätzliche Erkennung von Nodes mit Kurzschlüssen anhand von Kapazitätsdaten

Dieses Verfahren ist in Fig. 10H dargestellt und wird anschließend ausführlich beschrieben:

Schritt 1: (Fig. 10H, 420)

Anhand der Kurzschlussliste und der Unterbrechungsliste wird eine Liste mit dem Namen 'Retest List A' erstellt. Retest List A enthält aus jedem Netz in der Kurzschlussliste einen Node sowie alle Nodes aus allen Netzen der Unterbrechungsliste. Darüber hinaus wird eine zweite Liste mit dem Namen 'Retest List B' erstellt. Retest List B enthält aus jedem Netz einen Node, der zwei Bedingungen erfüllt: erstens darf das Netz keine Nodes in Retest List A enthalten, und zweitens muss das Netz 'ein möglicher Kurzschluss' gemäß obiger Definition sein. Retest List A und Retest List B werden so sortiert, dass die Prüfdaten in zwei Bereiche unterteilt werden, nämlich einen Bereich für jede Tischposition. Darüber hinaus werden die Tabellenpositionen so angeordnet, dass eine minimale Tischbewegung gewährleistet ist.

Schritt 2: (Fig. 10H, 421)

Globales Aufladen: Das Gitter 48 wird auf eine Vorspannung von VGRID-GLOBAL gebracht. Die kontaktierte leitende Struktur wird auf eine Vorspannung von VCOND-GLOBAL gebracht. An jeder Tischposition wird das Substrat unter Verwendung der Flutpistolen 42 bzw. mit dem Rasterelektronen-Primärstrahl 138 flutbestrahlt.

Schritt 3: (Fig. 10H, 422)

Das Potential auf dem unteren Gitter 48 wird auf eine Vorspannung von VGRID-GLOBAL gebracht. Das Potential der kontaktierten leitenden Struktur 43 bzw. 59 wird auf eine Vorspannung von VCOND-LOCAL gebracht.

Schritt 4: (Fig. 10H, 423)

Die Variable NODE UNDER TEST wird auf der Liste 'Retest List A' auf Node#1 gesetzt.

Schritt 5: (Fig. 10H, 424)

Der Tisch wird so positioniert, dass NODE UNDER TEST mit dem fokussierten Sondenstrahl bestrahlt werden kann. Der fokussierte Sondenstrahl wird auf NODE UNDER TEST gerichtet und eingeschaltet.

Schritt 6: (Fig. 10H, 425)

Die Bestrahlung ist abgeschlossen, wenn das Induktionsstromsignal auf einen Wert unterhalb eines vorbestimmten Werts abgesunken ist, d. h. Ic < Ic LIMIT.

Schritt 7: (Fig. 10H, 426)

Ist NODE UNDER TEST = letzter Node auf Liste 'Retest List A'? Wenn Nein, wird NODE UNDER TEST auf nächsten Node auf Liste 'Retest List A' (Fig. 10H, 427) gesetzt. Anschließend folgt Schritt 5.
Wenn Ja, gehe zu Schritt 8. (Fig. 10H, 428)

Schritt 8: (Fig. 10H, 428)

NODE UNDER TEST wird in Liste 'Retest List B' auf Node#1 gesetzt.

Schritt 9: (Fig. 10H, 429)

Der Tisch wird so positioniert, dass NODE UNDER TEST mit dem fokussierten Sondenstrahl bestrahlt werden kann. Der fokussierte Sondenstrahl wird auf NODE UNDER TEST gerichtet und kurz eingeschaltet. Ist die Amplitude des Induktionsstromsignals kleiner als ein vorbestimmter Wert, IcLIMIT, dann wird NODE UNDER TEST auf die Liste 'Retest List A' gesetzt und auf der Liste 'Retest List B' gelöscht.

Schritt 10: (Fig. 10H, 430)

Ist NODE UNDER TEST = letzter Node in der Liste 'Retest List B'?
Wenn Nein, wird NODE UNDER TEST auf nächsten Node auf Liste 'Retest List B' (Fig. 10H, 431) gesetzt. Anschließend folgt Schritt 9 (Fig. 10H, 429).
Wenn Ja, ist die zusätzliche Ermittlung eines Kurzschlusses im Node abgeschlossen (Fig. 10H, 432).
Die Liste 'Retest List A', die in den obigen Schritten geändert wurde, ist das gewünschte Prüfungsergebnis, die erweiterte Kurzschlussliste. Die erweiterte Kurzschlussliste enthält alle Netze und Nodes, die an Kurzschlüssen beteiligt sind. Die Identifizierung aller Netze und Nodes, die an Kurzschlüssen beteiligt sind, erfolgt durch das als nächstes beschriebene Verfahren 'Shorts Pairing'.

Verfahren 'Shorts Pairing' unter Verwendung von Kapazitätsdaten

Das abschließende Verfahren 'Shorts Pairing' vervollständigt die Identifikation aller Netze und Nodes, die an Kurzschlüssen beteiligt sind, und erstellt den endgültigen Kurzschlussbericht. Das Grundprinzip besteht darin, die Tischbewegung zu reduzieren, indem eine Gruppe von Netzen zusammengefasst wird, die für jeden Tischbewegungszyklus Teilnetze mit Kurzschlüssen enthalten. Zu diesem Zweck werden im nachfolgenden Schritt 3 alle zusammenzufassende Netze in zwei Gruppen (Listen) aufgeteilt, nämlich in die Header-Liste und in die Remainder-Liste.
Wenn Schritt 3 zum ersten Mal durchlaufen wird, ist die Remainder-Liste identisch mit der oben beschriebenen erweiterten Kurzschlussliste. In Schritt 3 wird die Remainder- Liste umsortiert, indem bestimmte Netze in die Header-Liste mit aufgenommen werden. Die übrigen Netze stellen eine aktualisierte Remainder-Liste dar.
Das Umsortierungsverfahren betrachtet sämtliche Netze auf der Remainder-Liste und sucht nach der niedrigsten Tischposition, die gerade noch Netze auf der Remainder-Liste verzeichnet hat. Diese Position nennen wir Tischposition X. Nur Netze aus Tischposition X werden zur Aufnahme in die Header-Liste in Betracht gezogen.
Das erste Netz, das in die Header-Liste mit aufgenommen wird, ist das Netz (auf der Remainder-Liste) mit dem kleinsten Wert Xm. Das zweite Netz ist das Netz mit dem kleinsten Xm, das kein "möglicher Kurzschluss" zu Headernetz#1 sein könnte. Das dritte Netz ist das Netz mit dem kleinsten Xm, das kein "möglicher Kurzschluss" zu Netz#2 bzw. Netz#1 sein könnte, usw.
Die Neuorganisation ist abgeschlossen, sobald sich keine weiteren Netze in die Header-Liste einfügen lassen. Die Definition für einen "möglichen Kurzschluss" entspricht der obigen Beschreibung. Ein "möglicher Kurzschluss" für ein beliebiges Netz#p mit dem gemessenen Wert Xmp ist ein beliebiges Netz k, so dass folgendes gilt:
Abs(Xmk - Xmp) < a*(Xmk + Xmp) + 2b.
Alle Netze, die nicht in die Header-Liste aufgenommen wurden, bilden eine neue Remainder-Liste.
Alle Netze auf der Header-Liste haben die gleiche Tischposition X. Die Remainder-Liste kann Netze von Tischposition X sowie allen Tischpositionen nach X enthalten.
Das ausführliche Kurzschlusspaarungsverfahren (Shorts Pairing Procedure) wird in Fig. 10I veranschaulicht und ist wie folgt beschrieben:

Schritt 1: (Fig. 10I, 440)

Schritt 2: (Fig. 10I, 441)

Das Potential auf dem unteren Gitter 48 wird auf eine Vorspannung von VGRID-GLOBAL gebracht. Das Potential der kontaktierten leitenden Struktur 43 bzw. 59 wird zu einer Vorspannung von VCOND-LOCAL geändert.

Schritt 3: (Fig. 10I, 442)

Die aktuelle Remainder-Liste wird durch das oben beschriebene Neuorganisationsverfahren aufgeteilt in eine Header-Liste und eine neue Remainder-Liste.

Schritt 4: (Fig. 10I, 443)

NODE UNDER TEST wird auf der Header-Liste auf Node#1 gesetzt.

Schritt 5: (Fig. 10I, 444)

Der Tisch wird so positioniert, dass NODE UNDER TEST mit dem fokussierten Sondenstrahl bestrahlt wird. Der fokussierte Sondenstrahl wird auf NODE UNDER TEST gerichtet und eingeschaltet.

Schritt 6: (Fig. 10I, 445)

Der Strahl bleibt solange eingeschaltet, bis das Induktionsstromsignal unter einen vorbestimmten Schwellenwert abgefallen ist, d. h. Ic < Ic LIMIT

Schritt 7: (Fig. 10I, 446)

Ist NODE UNDER TEST der letzte Node auf der Header-Liste? Wenn NEIN, wird NODE UNDER TEST inkrementiert (Fig. 10I, 447). Gehe zu Schritt 5 (Fig. 10I, 444).
Wenn JA, gehe zu Schritt 8 (Fig. 10I, 448)

Schritt 8: (Fig. 101, 448)

Der fokussierte Sondenstrahl wird nacheinander auf jeden der in der Remainder-Liste enthaltenen Nodes gelenkt und kurz aktiviert. Ist die Amplitude des Induktionsstromsignals eines Nodes kleiner als der vorbestimmte Wert ICLIMIT, dann wird das Netzfragment mit dem genannten Node mit einem Node auf der Header-Liste verbunden. Aufgrund der Art und Weise, wie die Header-Liste gebildet wurde, gibt es nur einen Eintrag in der Header-Liste, die als "möglicher Kurzschluss" in Frage kommt. In den endgültigen Kurzschlussbericht wird ein Eintrag eingefügt, der besagt, dass NODE UNDER TEST mit dem oben genannten "möglichen Kurzschluss" verbunden wird, und NODE UNDER TEST wird aus der Remainder-Liste gelöscht (um Prüfredundanzen zu vermeiden).

Schritt 9: (Fig. 10I, 449)

Ist die Remainder-Liste leer?
Wenn NEIN, gehe zu Schritt 3. (Fig. 10I, 442)
Wenn JA, sind die Kurzschlusspaarung (Shorts Pairing) und der endgültige Kurzschlussbericht abgeschlossen (Fig. 10I, 450). Die Beschreibung der Kurzschlussbegrenzung unter Verwendung von Kapazitätsdaten ist abgeschlossen.

Anhang A

Eigenschaften des Induktionsstromsignals

Der Zweck dieses Anhangs besteht darin, die für die in diesem Dokument beschriebene Erfindung relevanten Eigenschaften des Induktionsstromsignals zu veranschaulichen.
In Bezug auf Fig. 3 verwenden wir die folgenden Symbole:
IP = Primärstrahlstrom 33.
IS = αIP: Sekundärelektronenstrom (SE).
Ib = βIP: Zurückgestreuter Elektronenstrom (BSE) 35.
IC = Induktionsstromsignal, das mit dem Netzladestrom des gleitenden Leiters 31 von Fig. 3 identisch ist.
Ir = Sekundärelektronenstrom, der an den Leiter 31 zurückgeleitet wird.
V = Potential des gleitenden Leiters 31.
Veq = Ausgleichspotential
C = Kapazität des Leiters 31 in Bezug auf den äußeren Leiter 32.
φ = Die Arbeitsfunktion des bestrahlten Materials.
Es wird angenommen, dass die Spannung der äußeren Kugel 32 0 Volt beträgt. Sobald V > 0, werden einige abgestrahlte Sekundärelektronen zum Leiter 31 zurückgeleitet. Zunächst wird für den Rückkehrstrom Ir als Funktion von V ein Ausdruck abgeleitet. Es wird angenommen, dass die Energieverteilung der Sekundärelektronen wiedergegeben wird durch die folgende Formel von Chung und Everhart (1974):
δIs(E)/δE = (6φ²)E IS/(E + φ)&sup4;
wobei E die anfängliche kinetische Energie eines Sekundärelektrons ist.
Darüber hinaus wird angenommen, dass das Potential V klein genug ist, dass Ib nichts zu Ir beiträgt. Daraus folgt:
δIr/δV = -6φ²ISV/(V + φ)&sup4;
Nach der Integration erhält man:
Ir(V) = IS(1 - φ²(3V + φ)/(φ + V)³).
Der Ladestrom wird wiedergegeben durch
Ic = -Ip + Is + Ib - Ir
Durch Substitution für Ir und Einführung von Γ = Ic/Ip erhält man
Γ = β - 1 + αφ²(3V + φ)/(V + φ)³ Gleichung 1
Γ(V) in Übereinstimmung mit Gleichung 1 ist in Fig. 4B abgebildet.
Diese Gleichung kann für V(Γ) wie folgt gelöst werden:
V(Γ) = -φ + m cos(x) wobei Gleichung 2
a = -3φ²α/(Γ + 1 - β); b = 2φ³α/(Γ + 1 - β)
m = 2 -a/3
x = 1/3 cos&supmin;¹ (3b/am).
Das Ausgleichspotential Veq wird wiedergegeben durch V(0) und ist in Fig. 4A dargestellt.
Das zeitabhängige Verhalten von IC(t) wird abgeleitet wie folgt:
δIc/δt = (δIc/δV)(δV/δt) Gleichung 3
Da man nach der Definition C = Q/V folgendes aussagen kann:
δV/δt = Ic/C
erhält man durch Substitution in Gleichung 3 eine Differentialgleichung für IC(t) wie folgt:
δIc/δt - (Ic/C)(6φ²IS V/(V + φ)&sup4; = 0. Gleichung 4
Diese Differentialgleichung wurde numerisch wie folgt gelöst:
Es wurde ein Ausgangspotential Vi gewählt. Ic entsprechend Vi wurde unter Verwendung von Gleichung 1 berechnet. Danach wurde das folgende neue Potential berechnet:
V(δt) = Vi + (Ic/C)δt usw.
Das auf diese Weise berechnete Ic ist in den Fig. 4C, 4D und 4E graphisch dargestellt.
Zu beachten ist, dass mit zunehmender Annäherung von V an Veq der Term in Gleichung 4, der IC multipliziert, konstant wird. In diesem Fall lässt sich Gleichung 4 durch die folgende Gleichung annähern:
δIc/δt - (1/RC)Ic = 0. Gleichung 5
wobei R eine Konstante ist.
Diese Gleichung hat die folgenden einfachen Exponentialfunktionslösungen:
Ic - I&sub0;e-t/τ
wobei τ = RC = C(Ip)&supmin;¹(Veq + φ)&sup4;/(6φ²Veqα).
IC(t) wird auf einer halblogarithmischen Skala in Fig. 4E dargestellt, um den Bereich zu zeigen, in dem eine Exponentialannäherung präzise ist. In diesem Bereich ist Ic/ISAT y = 0,3, wobei ISAT der anfängliche gesättigte Signalpegel ist.

Claims

1. Ein Verfahren zur Messung der elektrischen Eigenschaften eines Elektrogeräts mit einer leitenden Struktur, die aus mindestens einem Netzwerk mehrerer Nodes besteht, die über an den Nodes angebrachte Leiter miteinander verbunden sind, wobei das genannte Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:

a) (300) Anlegen eines Vorspannungspotentials an ein Gitter, das oberhalb des genannten Elektrogeräts angeordnet ist,

b) (303) Verwendung eines Elektronenstrahls, um alle Leiter auf der Oberfläche des genannten Elektrogeräts auf ein Ausgangspotential aufzuladen, während das genannte Vorspannungspotential am genannten Gitter anliegt,

c) (301) Abschaltung des genannten Elektronenstrahls und Änderung des am Gitter anliegenden Potentials,

d) (304) Serielles Anlegen eines gerichteten Elektronenstrahls an einzelne Leiter,

e) (305) Durchführung von Messungen an einem induzierten Stromsignal, das beim seriellen Anlegen eines gerichteten Elektronenstrahls an einzelne Leiter erzeugt wird,

f) (305) Analyse der Messungen an einem induzierten Stromsignal, das in den genannten einzelnen Leitern entsteht, sowie Bereitstellung einer Analyse, und

g) (306) Bestimmung der elektrischen Eigenschaften des genannten Elektrogeräts auf der Grundlage der genannten Analyse, wobei die genannten elektrischen Eigenschaften elektrisch offene Stromkreise und elektrische Kurzschlüsse umfassen.

2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die genannte Analyse induzierter Stromsignale durch einen Vergleich einer Eigenschaft der genannten induzierten Stromsignale mit einem zuvor festgelegten Standard erfolgt.

3. Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das genannte induzierte Stromsignal in einer leitenden Struktur induziert wird, die außerhalb des genannten Elektrogeräts liegt.

4. Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die genannten Messungen eines induzierten Stromsignals an der im genannten Elektrogerät enthaltenen Metallisierung vorgenommen werden.

5. Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die genannten Messungen eines induzierten Stromsignals mit einem Stromverstärker vorgenommen werden.

6. Das Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die genannte leitende Struktur mindestens ein Netzwerk aus mehreren Nodes umfasst, die über die genannten Leiter elektrisch miteinander verbunden sind.

7. Das Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die genannten Messungen analysiert werden, um eine elektrische Eigenschaft eines bestimmten Nodes zu bestimmen, die für das genannte Elektrogerät geprüft werden soll.

8. Das Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei eine numerische Integration der genannten Messungen berechnet wird, um eine elektrische Eigenschaft eines bestimmten Nodes zu bestimmen, die für das genannte Elektrogerät geprüft werden soll.

9. Das Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die genannten Messungen mit einer Funktion versehen werden, um eine elektrische Eigenschaft eines bestimmten Nodes zu bestimmen, die für das genannte Elektrogerät geprüft werden soll.

10. Das Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die genannte Funktion, mit der die genannten Messungen versehen werden, eine Exponentialfunktion ist.

11. Das Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 6 bis 10, das folgende Schritte umfasst:

h) Auswahl eines bestimmten Elements eines Netzwerks im genannten Elektrogerät,

i) Fokussierung des genannten gerichteten Elektronenstrahls auf das genannte Element, und zwar für eine Dauer, die ausreicht, damit das genannte induzierte Stromsignal seine Amplitude um einen zuvor festgelegten Betrag ändern kann,

j) Fokussierung des genannten gerichteten Elektronenstrahls auf verschiedene Nodes, die sich im gleichen zu prüfenden Netzwerk befinden wie das genannte Element, und zwar während eines zuvor festgelegten Intervalls, und

k) Messung des induzierten Stromsignals von jedem der genannten Nodes, um festzustellen, ob eine elektrische Kontinuität besteht.

12. Ein System zur Messung der elektrischen Eigenschaften eines Elektrogeräts (36) mit einer leitenden Struktur aus Leitern (68), die mit dem Elektrogerät verbunden sind, wobei das genannte System folgendes umfasst:

a) ein Mittel (50) zum Anlegen eines Vorspannungspotentials an ein Gitter (48, 49), das oberhalb des genannten Elektrogeräts angeordnet ist,

b) ein Mittel (42, 138) zur Verwendung eines Elektronenstrahls, um alle Leiter (68) auf der Oberfläche des genannten Elektrogeräts auf ein Ausgangspotential aufzuladen, während das genannte Vorspannungspotential am genannten Gitter anliegt,

c) ein Mittel (18) zur Abschaltung des genannten Elektronenstrahls und ein Mittel (38) zur Änderung des am Gitter anliegenden Potentials,

d) ein Mittel (14) für das serielle Anlegen eines gerichteten Elektronenstrahls an einzelne Leiter,

e) ein Mittel (45) zur Durchführung von Messungen an einem induzierten Stromsignal, das beim seriellen Anlegen eines gerichteten Elektronenstrahls an einzelne Leiter erzeugt wird,

f) ein Mittel (46) zur Analyse der Messungen an einem induzierten Stromsignal, das in den genannten einzelnen Leitern entsteht, sowie ein Mittel (38) zur Bereitstellung einer Analyse, und

g) ein Mittel (38) zur Bestimmung der elektrischen Eigenschaften des genannten Elektrogeräts auf der Grundlage der genannten Analyse, wobei die genannten elektrischen Eigenschaften elektrisch offene Stromkreise und elektrische Kurzschlüsse umfassen.

13. Das System gemäß Anspruch 12, wobei die genannte Analyse induzierter Stromsignale durch einen Vergleich einer Eigenschaft der genannten induzierten Stromsignale mit einem zuvor festgelegten Standard erfolgt.

14. Das System gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei das genannte induzierte Stromsignal in einer leitenden Struktur (59) induziert wird, die außerhalb des genannten Elektrogeräts liegt.

15. Das System gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei die genannten Messungen eines induzierten Stromsignals an der im genannten Elektrogerät enthaltenen Metallisierung (43) vorgenommen werden.

16. Das System gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei die genannten Messungen eines induzierten Stromsignals mit einem Stromverstärker (65) vorgenommen werden.

17. Das System gemäß jedem der Ansprüche 12 bis 16, wobei die genannte leitende Struktur mindestens ein Netzwerk (68, 94, 98) aus mehreren Nodes (94, 98) umfasst, die über die genannten Leiter (68) elektrisch miteinander verbunden sind.

18. Das System gemäß Anspruch 17, wobei die genannten Messungen analysiert werden, um eine elektrische Eigenschaft eines bestimmten Nodes zu bestimmen, die für das genannte Elektrogerät geprüft werden soll.

19. Das System gemäß Anspruch 17, wobei eine numerische Integration der genannten Messungen berechnet wird, um eine elektrische Eigenschaft eines bestimmten Nodes zu bestimmen, die für das genannte Elektrogerät geprüft werden soll.

20. Das System gemäß Anspruch 17, wobei die genannten Messungen mit einer Funktion versehen werden, um eine elektrische Eigenschaft eines bestimmten Nodes zu bestimmen, die für das genannte Elektrogerät geprüft werden soll.

21. Das System gemäß Anspruch 20, wobei die genannte Funktion, mit der die genannten Messungen versehen werden, eine Exponentialfunktion ist.

22. Das System gemäß jedem der Ansprüche 12 bis 21, das weiterhin folgende Mittel umfasst:

h) Mittel zur Auswahl eines bestimmten Elements eines Netzwerks im genannten Elektrogerät,

i) Mittel zur Fokussierung des genannten gerichteten Elektronenstrahls auf das genannte Element, und zwar für eine Dauer, die ausreicht, damit das genannte induzierte Stromsignal seine Amplitude um einen zuvor festgelegten Betrag ändern kann,

j) Mittel zur Fokussierung des genannten gerichteten Elektronenstrahls auf verschiedene Nodes, die sich im gleichen zu prüfenden Netzwerk befinden wie das genannte Element, und zwar während eines zuvor festgelegten Intervalls, und

k) Mittel zur Messung des induzierten Stromsignals von jedem der genannten Nodes, um festzustellen, ob eine elektrische Kontinuität besteht.