JP2645864B2 - Integrated circuit test equipment - Google Patents

Integrated circuit test equipment

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JP2645864B2
JP2645864B2 JP63214454A JP21445488A JP2645864B2 JP 2645864 B2 JP2645864 B2 JP 2645864B2 JP 63214454 A JP63214454 A JP 63214454A JP 21445488 A JP21445488 A JP 21445488A JP 2645864 B2 JP2645864 B2 JP 2645864B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、集積回路の故障診断を高速かつ詳細に行う
電子ビーム試験装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam test apparatus for performing a failure diagnosis of an integrated circuit at high speed and in detail.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

電子ビームテスタによる試験の試験方法の一つにダイ
ナミツクフオールトイメージング(以下DFIと云う)と
呼ばれる方法がある(T.C.May et al.,“Dynamic Fault
Imaging of VLSI Random Logic Devices",1984IEEE/IR
PS,pp.95−108)。
One of the testing methods using an electron beam tester is a method called dynamic fault imaging (hereinafter referred to as DFI) (TCMay et al., “Dynamic Fault Imaging”).
Imaging of VLSI Random Logic Devices ", 1984IEEE / IR
PS, pp. 95-108).

第2図はこの方法による従来の装置のブロツク図であ
る。図において、1は電子ビームテスト装置、2はDU
T、3は参照デバイス、4はXYステージ、5は画像変換
回路、6は第1メモリ回路、7は第2メモリ回路、8は
差分回路、9は第3メモリ回路、10は表示装置、11はテ
ストパタン発生回路である。電子ビーム試験装置1の試
料室には試験デバイス(DUT:Device Under Test)2と
良品の参照デバイス3が置かれ、同一のテストパタンが
同時に加えられるよう構成されている。両デバイスはXY
ステージ4の上に置かれテストパタン発生回路11の指示
を受けながらXYステージの移動にあわせ、電子ビームの
走査領域の下に交互に移動できるように構成されてい
る。電子ビームは、その直下に置かれた移動状態のデバ
イス上の一定領域を2次元的に走査し、その際表面より
発生する2次電子電子画像変換回路5で電気信号に変換
し、DUT2の画像データは第1メモリ回路6に、参照デバ
イス3の画像データは第2メモリ回路7に夫々蓄えられ
る。一つの画像はテストパタンの一つのサイクルの一定
タイミングにおける動作状態を表しておりテストパタン
の所望サイクルの一定タイミングにおいて時間の早い方
から順に画像の必要数だけ取り込まれ、メモリ回路に蓄
積される。この図に示す例では、DUT2の第1メモリ回路
6に蓄えられた観測像と、参照デバイス3の第2メモリ
回路7に蓄えられた観測像とは、差分回路8でテストパ
タンの対応するサイクル毎に画像間の差分がとられ、故
障のため一致しない差分、即ち故障像(DFI像)は観測
された順に第3メモリ回路9に蓄積される。この差分像
は、同様に観測された順に並べられ、3次元テストパタ
ン像として表示装置10上に表示される。
FIG. 2 is a block diagram of a conventional apparatus according to this method. In the figure, 1 is an electron beam test device, 2 is a DU
T, 3 is a reference device, 4 is an XY stage, 5 is an image conversion circuit, 6 is a first memory circuit, 7 is a second memory circuit, 8 is a difference circuit, 9 is a third memory circuit, 10 is a display device, 11 Is a test pattern generation circuit. A test device (DUT: Device Under Test) 2 and a non-defective reference device 3 are placed in a sample chamber of the electron beam test apparatus 1, and the same test pattern is applied simultaneously. Both devices are XY
It is placed on the stage 4 and is configured to be able to alternately move below the scanning area of the electron beam in accordance with the movement of the XY stage while receiving an instruction from the test pattern generation circuit 11. The electron beam two-dimensionally scans a fixed area on the moving device placed directly under the electron beam, and converts it into an electric signal by a secondary electron image conversion circuit 5 generated from the surface at that time. The data is stored in the first memory circuit 6, and the image data of the reference device 3 is stored in the second memory circuit 7, respectively. One image represents an operation state at a certain timing of one cycle of the test pattern. At a certain timing of a desired cycle of the test pattern, a required number of images are fetched in ascending order of time and stored in the memory circuit. In the example shown in this figure, the observation image stored in the first memory circuit 6 of the DUT 2 and the observation image stored in the second memory circuit 7 of the reference device 3 correspond to the corresponding cycle of the test pattern in the difference circuit 8. The difference between the images is calculated every time, and the difference that does not match due to a failure, that is, a failure image (DFI image) is stored in the third memory circuit 9 in the order of observation. The difference images are similarly arranged in the order of observation, and displayed on the display device 10 as a three-dimensional test pattern image.

一般に、集積回路のあるステツプのとき、ある部分が
故障していると、その故障の影響は信号の伝搬する方向
に伝わり、ステツプの経過とともに、時間と共に多数の
回路ノードに波及していく。これを故障像として見たと
き、第3図の表示走査に示すようになり、故障パタンは
時間とともに拡大していくように見ることができる。故
障パタンは、このような広がりをみせるとき、その起点
が故障の発生点となる。このようにDFI法では、設計上
の知識がなくても故障箇所を直感的に認識できるという
特徴があり、極めて簡便かつ高速に故障箇所の特定がで
きる。従つて、本手法によれば集積回路の設計者以外の
技術者でも自由に故障診断を行うことができ、開発部門
から生産ラインに至るまでの応用が期待されている。
In general, when a certain portion of an integrated circuit has failed, the effect of the failure propagates in the direction of signal propagation and spreads to many circuit nodes over time as the step progresses. When this is viewed as a failure image, it becomes as shown in the display scan of FIG. 3, and the failure pattern can be seen to expand with time. When the failure pattern shows such a spread, the starting point is the failure occurrence point. As described above, the DFI method has a feature that a fault location can be intuitively recognized without design knowledge, and the fault location can be specified extremely easily and at high speed. Therefore, according to this method, engineers other than the designer of the integrated circuit can freely perform fault diagnosis, and applications from the development department to the production line are expected.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、従来のこの種装置では故障像を得るた
めに必要な参照像は、実際の集積回路の良品デバイスを
使うことでしか得られなかつた。そのため、次のような
点が問題であり、実用化の大きな障害となつていた。
However, in this type of conventional apparatus, a reference image necessary for obtaining a failure image can only be obtained by using a good device of an actual integrated circuit. For this reason, the following points are problems, and have been a major obstacle to practical application.

1)良品デバイスには経時的を特性変化が必然的に伴
い、時には動作不良を行すこともある。そのため、良品
デバイスをもとにして得られた参照像の信頼性は低く、
デバイスが良品で正しく動作することを保証したり確認
したりするための管理が常に必要となる。
1) Non-defective devices inevitably undergo characteristic changes over time, and sometimes malfunction. Therefore, the reliability of the reference image obtained based on good devices is low,
There is always a need to manage to ensure and confirm that devices are good and work properly.

2)開発段階など良品デバイスが得られない段階でのテ
ストにはこの方法は使えない。
2) This method cannot be used for testing at the stage where a good device cannot be obtained, such as during the development stage.

3)近年の集積回路は、少量多品種化しているため、保
証された良品が得にくい。しかも良品であることを100
%保証するためのテストパタン数が膨大で、テストコス
トが飛躍的に増大する。
3) In recent years, since integrated circuits are diversified in a small number and varieties, it is difficult to obtain guaranteed good products. And it's 100
The number of test patterns for guaranteeing the% is enormous, and the test cost dramatically increases.

このような問題は、参照像を設計データより直接生成
し、良品デバイスがなくとも試験できるようにすること
で解決できる。すなわち、設計データは経時的な特性変
化がなく、且つ規模の大小にかかわらず常に必要な参照
データを含んでいるからである。このような考え方にた
ち、設計データから論理シミユレーシヨン結果と配線パ
タンデータと回路を互いに関連づけたものを読み出し、
シミユレーシヨンによる論理値で配線パタンを色分した
設計論理マツプとよばれる参照像を生成する方法が提案
されている。
Such a problem can be solved by directly generating the reference image from the design data so that the test can be performed without a good device. That is, the design data does not change over time and always includes necessary reference data regardless of the size. Based on such an idea, a result of associating the logic simulation result, the wiring pattern data and the circuit with each other from the design data is read,
There has been proposed a method of generating a reference image called a design logic map in which a wiring pattern is color-coded by a logic value based on a simulation.

(特開昭61−198069号公報「集積回路の試験装置とそ
の使用法」) ところが、この設計論理マツプは、観測画像信号とは
全く異質のものであつた。第3図は設計論理マツプと観
測画像の相違を説明する図で、31は信号レベルロウの配
線パタン、32は信号レベルハイの配線パタンである。
(a)は設計論理マツプの例を示している。信号レベル
ロウの配線パタン31は無色で、信号レベルハイの配線パ
タン32は斜線で表示され配線パタンは多角形、矩形、幅
付線等の形態で表現された図形(以下ベクトル図形と呼
ぶ)の形態で画像が表現される。(b)はデバイス表面
を電子ビームで走査をしたときの2次電子信号のアナロ
グ信号値を示す。この画像信号がメモリ回路に取り込ま
れるときは、(c)に示すように、電子ビームが所定の
位置にきたときの信号値をサンプルし、デジタル値に変
換し、(d)に示すようなラスタ画像データの形態で蓄
積される。
(Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-199806, "Testing apparatus for integrated circuit and its use") However, this design logic map is completely different from the observed image signal. FIG. 3 is a diagram for explaining the difference between the design logic map and the observed image. Reference numeral 31 denotes a signal level low wiring pattern, and reference numeral 32 denotes a signal level high wiring pattern.
(A) shows an example of a design logic map. The signal level low wiring pattern 31 is colorless, the signal level high wiring pattern 32 is indicated by oblique lines, and the wiring pattern is a figure (hereinafter, referred to as a vector figure) expressed in the form of a polygon, rectangle, or a width line. Represents an image. (B) shows the analog signal value of the secondary electron signal when the device surface is scanned with the electron beam. When this image signal is taken into the memory circuit, as shown in (c), the signal value when the electron beam reaches a predetermined position is sampled, converted into a digital value, and rasterized as shown in (d). It is stored in the form of image data.

従来、ベクトル図形による画像データをラスタ画像デ
ータに変換することは可能ではあつたが、DFI法におけ
る差分画像の生成に適用するには次のような問題があつ
た。
Conventionally, it was possible to convert image data based on vector graphics into raster image data, but there were the following problems when applied to the generation of difference images by the DFI method.

1)画像の輝度レベルは、所定位置の画素点における配
線の有無のみから求められるため、高々3値までであ
る。一方、有限径の電子ビームの走査によりえられる観
測像はその輝度が本質的には多値であり,むしろ連続量
に近い。
1) Since the luminance level of the image is obtained only from the presence or absence of the wiring at the pixel point at the predetermined position, the luminance level is at most three values. On the other hand, the observed image obtained by scanning with a finite diameter electron beam has essentially multi-valued brightness, and is rather close to a continuous amount.

2)画像の絶対的な輝度値と観測像の輝度値とを比較す
るため、同一尺度にもとづいた表現にするいわゆる等化
する手段がなかつた。
2) In order to compare the absolute luminance value of an image with the luminance value of an observation image, there has been no so-called equalizing means for expressing the expression based on the same scale.

従つて、等化をしてない両画像の差分像では、ノイズ
成分のほうが大きくなり、真の不一致パタン(故障パタ
ン)の識別ができないなどの問題があり、故障像を生成
することが困難であつた。
Therefore, in the difference image between the two images that have not been equalized, the noise component becomes larger, and there is a problem that a true mismatch pattern (failure pattern) cannot be identified, and it is difficult to generate a failure image. Atsuta.

上記公報文献では両者を比較する手段として、観測画
像の配線パタンをベクトル図形に変換し、これを設計論
理マツプと比較する手段を提案しているが、DFI法にか
かる方法を適用するには、故障パタンの挙動を一望のも
とに観測する必要から観測領域を広くとる必要がある。
ところが、観測領域を広くとることは、走査線数の制約
から解像度の低い状態で画像をとりこむことになるた
め、配線パタンをベクトル図形化することは極めて困難
であつた。
In the above-mentioned publications, as a means for comparing the two, a wiring pattern of an observed image is converted into a vector graphic, and a means for comparing this with a design logic map is proposed.However, in order to apply a method according to the DFI method, It is necessary to widen the observation area because it is necessary to observe the behavior of the failure pattern in one view.
However, widening the observation area means taking in an image with a low resolution due to the limitation of the number of scanning lines, and it has been extremely difficult to convert the wiring pattern into a vector graphic.

従来の電子ビーム試験装置においては、良品サンプル
と比較して、初めてDFI法に必要な故障像が生成できた
のに対し、本発明の装置は、この点を解決し、良品サン
プルが無くても、常に故障像の生成が可能となる手段を
提供することにある。
In the conventional electron beam test apparatus, a failure image required for the DFI method can be generated for the first time as compared with a good sample, but the apparatus of the present invention solves this problem, and even if there is no good sample, Another object of the present invention is to provide means for always generating a failure image.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

動作状態に置かれた集積回路の試料デバイスの一定領
域を電子ビームにより2次元の走査をする手段と、前記
電子ビームの走査により前記試料の表面より発生する2
次電子をテストパタンに従いサンプル点で電気信号に変
換して試料デバイスの画像データを蓄積する手段と、前
記試料デバイスの蓄積した画像データと前記集積回路の
予め用意された画像の参照データとの間の差分像より故
障点を求める手段とを具えた電子ビーム試験装置におい
て、設計データベースから設計論理マツプを取り出す手
段と、設計論理マツプの任意領域を任意サイズの画素に
分割し、各画素が含む設計論理マツプ中の図形面積を算
出する手段、前記算出する手段により一部又は全画素に
ついてそれぞれの含む図形面積を求めたとき、その図形
面積値についてのヒストグラムと、試料デバイスからの
観測画像の絶対輝度についてのヒストグラムを比較照合
する手段とを有するようにした。
Means for two-dimensionally scanning a predetermined region of an integrated circuit sample device placed in an operation state with an electron beam;
Means for converting the next electron into an electric signal at a sampling point in accordance with a test pattern and storing the image data of the sample device; and a means for storing the image data stored in the sample device and the reference data of the image prepared in advance in the integrated circuit. A means for extracting a design logic map from a design database, and a method for dividing an arbitrary region of the design logic map into pixels of an arbitrary size, and a design including each pixel. Means for calculating the graphic area in the logical map, and when calculating the graphic area included in each of some or all pixels by the calculating means, a histogram for the graphic area value and the absolute luminance of the observed image from the sample device And means for comparing and comparing the histograms for.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、本発明装置の実施例を説明するブロツク図
である。図において、12は設計データベース、13は回路
情報、14は配線図形情報、15はクロスレフアランス、16
はシミレーシヨン情報、17は設計論理マツプ生成回路、
18は第4メモリ回路、19は画像歪補正回路、20は第5メ
モリ回路、21はラスタ画像変換回路、22は第6メモリ回
路、23は輝度ヒストグラム生成回路、24はヒストグラム
等化回路、他の記号は前出のものを使用する。電子ビー
ム試験装置1の試料室にはDUT2が置かれ、テストパタン
発生回路11により所定のテストパタンが供給されてい
る。動作状態のDUT2上の所定領域を電子ビームで走査す
るとき発生する二次電子を画像変換回路5で電気信号に
変換し、画像データを第1メモリ回路6に蓄える。一
方、設計データベース11の中から回路情報12と配線図形
情報13およびクロスレフアランス15が、そしてシミレー
シヨン情報16から各回路ネツト期待論理値が取り出さ
れ、設計論理生成回路17で、設計論理マツプとして第4
メモリ回路18に蓄える。この設計論理マツプは、画像歪
補正回路19に入力され、DUT2からの像に各部分が正確に
対応するよう補正される。この補正に際しては、予め算
定された第5メモリ回路20に蓄えられているDUT画像の
歪パラメータが用いられる。こうして得られた像は、ラ
スタ画像変換回路21に入力され、任意の画素に分割し、
分割された集合体であるラスタ画素に変換され画像デー
タ化される。ラスタ画像への変換は第6メモリ回路22に
蓄えられている電子ビームスポツトの形状を反映した図
形と、設計論理マツプの配線図形との重なり面積を、各
画素の位置で算定することで行われる。なお、画素の歪
補正は、ラスタ画像変換の前に行つても、後に行つても
なんら差し支えない。この段階では、ラスタ画像データ
に変換された像の各画素における値は単なる重なり面積
であつて、DUT2からの観測画像の輝度の値とは一致して
いない。
FIG. 1 is a block diagram for explaining an embodiment of the apparatus of the present invention. In the figure, 12 is a design database, 13 is circuit information, 14 is wiring figure information, 15 is cross-reference, 16
Is simulation information, 17 is a design logic map generator,
18 is a fourth memory circuit, 19 is an image distortion correction circuit, 20 is a fifth memory circuit, 21 is a raster image conversion circuit, 22 is a sixth memory circuit, 23 is a luminance histogram generation circuit, 24 is a histogram equalization circuit, and others. Use the same symbol as above. A DUT 2 is placed in a sample chamber of the electron beam test apparatus 1, and a predetermined test pattern is supplied by a test pattern generation circuit 11. Secondary electrons generated when scanning a predetermined area on the DUT 2 in the operating state with an electron beam are converted into electric signals by the image conversion circuit 5, and the image data is stored in the first memory circuit 6. On the other hand, the circuit information 12, the wiring graphic information 13, and the cross-reference 15 from the design database 11, and the expected logical value of each circuit net from the simulation information 16 are taken out. 4
Stored in the memory circuit 18. This design logic map is input to the image distortion correction circuit 19 and corrected so that each part accurately corresponds to the image from the DUT 2. In this correction, a distortion parameter of the DUT image calculated in advance and stored in the fifth memory circuit 20 is used. The image obtained in this way is input to the raster image conversion circuit 21 and divided into arbitrary pixels.
The image data is converted into raster pixels, which are divided aggregates, and converted into image data. The conversion to the raster image is performed by calculating the overlapping area of the graphic reflecting the shape of the electron beam spot stored in the sixth memory circuit 22 and the wiring graphic of the design logic map at the position of each pixel. . The pixel distortion correction may be performed before or after raster image conversion. At this stage, the value of each pixel of the image converted into the raster image data is a mere overlapping area, and does not match the luminance value of the observation image from the DUT2.

そこで、第1メモリ回路6のDUTの観測画像を輝度ヒ
ストグラム生成回路23に入力して絶対輝度についてのヒ
ストグラムを生成する。次ぎに該ヒストグラムと設計論
理マツプから生成されたラスタ画像データ(設計ラスタ
像)をヒストグラム等化回路24に入力し、両者の像のヒ
ストグラムを比較照合しヒストグラム曲線が一致するよ
うに設計ラスタ像のヒストグラム曲線を変換する変換係
数を求め、この変換係数により設計論理マツプから得ら
れた参照用の設計ラスタ像の相対的な輝度を調整して絶
対値の輝度の設計ラスタ像として第2メモリ回路7に入
力される。第1メモリ回路6のDUT像と第2メモリ回路
7の設計論理マツプから得られた設計ラスタ像との間で
差分回路8で差分がとられる。該差分像(DFI像)はテ
ストサイクル順に並べられ、DFI像として第3メモリ回
路9に入力され、表示回路10を通して表示される。
Therefore, the observation image of the DUT in the first memory circuit 6 is input to the luminance histogram generation circuit 23 to generate a histogram for the absolute luminance. Next, the histogram and the raster image data (design raster image) generated from the design logic map are input to a histogram equalization circuit 24, and the histograms of both images are compared and collated, so that the histogram of the design raster image matches the histogram curve. A conversion coefficient for converting the histogram curve is obtained, and the relative luminance of the reference design raster image obtained from the design logic map is adjusted by the conversion coefficient to obtain the absolute value luminance design raster image of the second memory circuit 7. Is input to The difference circuit 8 calculates a difference between the DUT image of the first memory circuit 6 and the design raster image obtained from the design logic map of the second memory circuit 7. The difference images (DFI images) are arranged in test cycle order, input to the third memory circuit 9 as DFI images, and displayed through the display circuit 10.

第4図は、設計論理マツプのラスタ画像変換の具体的
な実施例を説明する図形で、(a)は微細電子ビームで
走査する場合、(b)は太い電子ビームで走査する場合
である。図において、41は電子ビームスポツト、42は論
理1の配線領域、43は論理0の配線領域、44は42、43の
領域を除いた他の領域、45は格子点で、電子ビームスポ
ツト41の正方形は電子ビームの照射するスポツトの形状
を近似したものである。
4A and 4B are diagrams illustrating a specific example of raster image conversion of a design logic map. FIG. 4A illustrates a case where scanning is performed with a fine electron beam, and FIG. 4B illustrates a case where scanning is performed with a thick electron beam. In the figure, 41 is an electron beam spot, 42 is a logic 1 wiring area, 43 is a logic 0 wiring area, 44 is another area excluding the areas 42 and 43, 45 is a lattice point, and 45 is a grid point. The square approximates the shape of the spot irradiated by the electron beam.

(a)は設計論理マツプの上を細く絞つた電子ビーム
で比較的小さい領域41を走査した場合で各画素に対応す
る電子ビームスポツト41の輝度は高々一本の配線とビー
ムスポツト形状図形の重なり面積で決まる。配線領域42
の斜線は配線の論理1で輝度は明るく、配線領域43の点
模様は配線の論理0で輝度は暗く、領域44は前記配線領
域以外の地の輝度で、前の42、43の二つの領域の中間の
明るさである。電子ビームが論理マツプ上の配線パタン
のどの部分を照射するかにより各画素の明るさは変化
し、電子ビーム試験装置の観測像では、配線領域42にか
かる照射面積が広い程輝度は高く、配線領域43にかかる
照射面積が広い程輝度は小さい。すなわち、第4図
(a)では各画素の明るさは、 E>F>G>A>D>C>B の順番になる。このような関係を考慮し、図形間の重な
り面積を算定し、その値をもつて各画素における輝度の
相対値をきめることができる。
(A) is a case where a relatively small area 41 is scanned with an electron beam narrowly focused on the design logic map, and the brightness of the electron beam spot 41 corresponding to each pixel is at most one line and the overlap of the beam spot shape figure. Determined by area. Wiring area 42
The diagonal line indicates the wiring logic 1 and the brightness is bright, the dot pattern of the wiring area 43 is the wiring logic 0 and the brightness is dark, and the area 44 is the brightness of the ground other than the wiring area. The brightness is intermediate. The brightness of each pixel changes depending on which part of the wiring pattern on the logic map irradiates the electron beam, and in the observation image of the electron beam tester, the larger the irradiation area applied to the wiring area 42, the higher the brightness. The luminance decreases as the irradiation area on the region 43 increases. That is, in FIG. 4A, the brightness of each pixel is in the order of E>F>G>A>D>C> B. In consideration of such a relationship, an overlapping area between figures can be calculated, and a relative value of luminance at each pixel can be determined based on the calculated value.

一方、(b)は設計論理マツプの上を太い電子ビーム
で走査した場合である。この場合は画素間の距離が大き
くなり、限られた画素数で広い面積を得ることになり、
実際のDFIを観測する場合に最も近い走査の仕方とな
る。この場合、電子ビームスポツト41による画素は複数
の配線にまたがる可能性が高く、各画素の輝度はそれら
を総合した積分的な値となる。配線パタンが電子ビーム
スポツト41にどのくらいの長さで重なつているかを調べ
ることで各画素の輝度を得ることができる。具体的に
は、各配線を微小長の配線要素に分割し、それと最も近
接する画素の中心の格子点45に集積して加算し、その総
和を以て各画素の輝度の相対値とする。図において画素
41内の配線の微小点からの格子点45に向かう斜めの矢印
はこの模様を示している。
On the other hand, (b) shows a case where the design logic map is scanned with a thick electron beam. In this case, the distance between pixels becomes large, and a large area is obtained with a limited number of pixels.
This is the scanning method closest to observing the actual DFI. In this case, the pixel by the electron beam spot 41 has a high possibility of extending over a plurality of wirings, and the luminance of each pixel is an integrated value obtained by integrating them. By examining how long the wiring pattern overlaps the electron beam spot 41, the brightness of each pixel can be obtained. Specifically, each wiring is divided into wiring elements of minute length, integrated at the grid point 45 at the center of the pixel closest to the wiring element, and added, and the sum is used as the relative value of the luminance of each pixel. Pixel in the figure
An oblique arrow from a minute point of the wiring in 41 toward the grid point 45 indicates this pattern.

第5図は、ヒストグラムの等化方法の実施例を説明す
る図であり、第4図で決めた相対的な輝度は絶対的な輝
度値に変換される。(a)は、微細ビームで小さい領域
を走査した場合の輝度ヒストグラムを示し、画像の解像
度が十分高い場合には、そのヒストグラムの各ピークの
輝度がそれぞれ論理1の配線、配線以外の部分、論理0
の配線の輝度に夫々対応する。(b)は、設計論理マツ
プより得た設計ラスタ像のヒストグラムを示したもの
で、第4図におけるA・B・Cの位置における画素の輝
度を各ピークの輝度(この図では40,130,200の各値)に
対応させ、C・D・E・F等の中間的な値は重なり面積
をもとに比例計算することでヒストグラムの等化が実現
され、輝度の絶対値を求めることができる。(c)は大
型ビームで走査したときのヒストグラムを示す。この場
合は、輝度が複数の配線パタンの積分となるため、ピー
クは明確には現われず、論理0・論理1の配線の輝度と
の対応は不明瞭になる。そこで電子ビームを細く絞つた
(a)の場合の各ピークの輝度(各々40,130,200)を用
い、輝度の絶対値は、 I=40・S1i+200・ΣS0j+130・S2 ・電子ビーム面積=ΣS1j+ΣS0j+S2 ・S1j:論理1の配線要素の面積 ・S0j:論理0の配線要素の面積 ・S2 :配線以外の領域の面積 の式で求められ、ヒストグラム等の等化が図れる。
FIG. 5 is a diagram for explaining an embodiment of a histogram equalization method, in which the relative luminance determined in FIG. 4 is converted into an absolute luminance value. (A) shows a luminance histogram when a small area is scanned with a fine beam, and when the resolution of an image is sufficiently high, the luminance of each peak of the histogram is a logical 1 wiring, a part other than the wiring, a logical 0
, Respectively. (B) shows the histogram of the design raster image obtained from the design logic map, and the brightness of the pixel at the position of A, B, and C in FIG. 4 is expressed by the brightness of each peak (each value of 40, 130, 200 in this figure). ), The intermediate values such as C, D, E, and F are proportionally calculated based on the overlapping area to realize the equalization of the histogram, and the absolute value of the luminance can be obtained. (C) shows a histogram when scanning with a large beam. In this case, since the luminance is the integral of a plurality of wiring patterns, the peak does not appear clearly, and the correspondence with the logical 0 / logical 1 wiring luminance becomes unclear. Therefore, the brightness of each peak (40, 130, 200) in the case of (a) in which the electron beam is narrowed down is used, and the absolute value of the brightness is I = 40 · S 1i + 200 · ΣS 0j + 130 · S 2 · Electron beam area = ΣS 1j + ΣS 0j + S 2 · S 1j: area · S 0j wiring element of a logic 1: the logical 0 of the wiring elements in the area · S 2: given by equation area of a region other than the wiring, thereby equalizing the histogram equalization .

(d)は観測画像が経時変化を起こした場合のヒスト
グラムを示す。ピークAの輝度とその半値幅を(c)
(d)で各々求め、その間のヒストグラム間の変換式を
求めることで、両者のヒストグラムの等化が図れる。す
なわち、輝度の変換式は、 X=px+q X:(d)における輝度 x:(c)における輝度 (c)では、半値幅が20、ピーク値が130、(d)で
は半値幅が30でピーク値が150なので、 135=p・120+q 165=P・140+q となりこれを解くことで、パラメータp,qが得られる。
この変換式を用いることで、常に観測画像と設計論理マ
ツプから得た参照像の輝度値を常に一致させることが可
能となる。
(D) shows a histogram when the observed image changes with time. The luminance of the peak A and its half width are (c)
By obtaining each of them in (d) and obtaining a conversion formula between the histograms between them, the two histograms can be equalized. That is, the conversion formula of the luminance is as follows: X = px + q X: Luminance at x: (d) Luminance at x: (c) In (c), the half width is 20, and the peak value is 130. In (d), the half width is 30, and the peak is 30. Since the value is 150, 135 = p · 120 + q 165 = P · 140 + q. By solving this, the parameters p and q are obtained.
By using this conversion formula, it is possible to always make the luminance value of the observed image coincide with the luminance value of the reference image obtained from the design logic map.

以上の結果から明らかなように、本発明によれば、多
値の輝度レベルを持ちかつその輝度が観測像のそれと一
致する参照画像を設計論理マツプから常に生成すること
ができる。従来の技術に比べて、良品デバイスを用いる
ことなく、DFI法に基づくテストが可能になつたという
点で改善があつた。
As is apparent from the above results, according to the present invention, it is possible to always generate a reference image having a multi-valued luminance level and having the same luminance as that of the observed image from the design logic map. Compared to the conventional technology, there is an improvement in that a test based on the DFI method can be performed without using a good device.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明にかかる装置は、参照像
を設計データから生成するため、次の利点がある。
As described above, the apparatus according to the present invention has the following advantages because the reference image is generated from the design data.

1)必要な設計データがある場合、常に参照像の生成が
可能なため、良品の有無にかかわらずあらゆる段階のテ
ストに応用でき、適用範囲が大幅に拡大される。
1) When there is necessary design data, a reference image can always be generated, so that it can be applied to tests at all stages irrespective of the presence or absence of non-defective products, greatly expanding the applicable range.

2)設計データはそれ自身が常に良品であり、良品の検
証の必要がない。
2) The design data itself is always a good product, and there is no need to verify the good product.

3)設計データは変質することもないため、良品サンプ
ル管理の必要がなく、かつ参照像の信頼性は極めて高
い。
3) Since the design data does not change in quality, there is no need to manage non-defective samples, and the reliability of the reference image is extremely high.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明装置のブロツク図、第2図は従来の装置
のブロツク図、第3図は設計論理マツプと観測画像の相
違を説明する図、第4図は設計論理マツプのラスタ画像
変換の実施例を説明する図、第5図はヒストグラム等化
方法の実施例を説明する図である。 1は電子ビームテスト装置、2はDUT、3は参照デバイ
ス、4はXYステージ、5は画像変換回路、6は第1メモ
リ回路、7は第2メモリ回路、8は差分回路、9は第3
メモリ回路、10は表示装置、11はテストパタン発生回
路、12は設計データベース、13は回路情報、14は配線図
形情報、15はクロスレフアランス、16はシミレーシヨン
情報、17は設計論理マツプ生成回路、18は第4メモリ回
路、19は画像歪補正回路、20は第5メモリ回路、21はラ
スタ画像変換回路、22は第6メモリ回路、23は輝度ヒス
トグラム生成回路、24はヒストグラム等化回路、31は信
号レベルロウの配線パタン、32は信号レベルハイの配線
パタン、41は電子ビームスポツト、42は論理1の配線領
域、43は論理0の配線領域、44は地の領域、45は格子
点。
FIG. 1 is a block diagram of the apparatus of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a conventional apparatus, FIG. 3 is a view for explaining the difference between a design logic map and an observed image, and FIG. 4 is a raster image conversion of the design logic map. FIG. 5 is a diagram for explaining an embodiment of a histogram equalization method. 1 is an electron beam test apparatus, 2 is a DUT, 3 is a reference device, 4 is an XY stage, 5 is an image conversion circuit, 6 is a first memory circuit, 7 is a second memory circuit, 8 is a difference circuit, and 9 is a third circuit.
Memory circuit, 10 is a display device, 11 is a test pattern generation circuit, 12 is a design database, 13 is circuit information, 14 is wiring diagram information, 15 is cross-reference, 16 is simulation information, 17 is a design logic map generation circuit, 18 is a fourth memory circuit, 19 is an image distortion correction circuit, 20 is a fifth memory circuit, 21 is a raster image conversion circuit, 22 is a sixth memory circuit, 23 is a luminance histogram generation circuit, 24 is a histogram equalization circuit, 31 Is a signal level low wiring pattern, 32 is a signal level high wiring pattern, 41 is an electron beam spot, 42 is a logic 1 wiring area, 43 is a logic 0 wiring area, 44 is a ground area, and 45 is a grid point.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】動作状態に置かれた集積回路の試料デバイ
スの一定領域を電子ビームにより2次元の走査をする手
段と、 前記電子ビームの走査により前記試料の表面より発生す
る2次電子をテストパタンに従いサンプル点で電気信号
に変換して試料デバイスの画像データを蓄積する手段
と、 前記試料デバイスの蓄積した画像データと前記集積回路
の予め用意された画像の参照データとの間の差分像より
故障点を求める手段とを具えた電子ビーム試験装置にお
いて、 設計データベースから設計論理マツプを取り出す手段、 設計論理マツプの任意領域を任意サイズの画素に分割
し、各画素が含む設計論理マツプ中の図形面積を算出す
る手段、 前記算出する手段により一部又は全画素についてそれぞ
れの含む図形面積を求めたとき、その図形面積値につい
てのヒストグラムと、試料デバイスからの観測画像の絶
対輝度についてのヒストグラムを比較照合する手段、と
を有することを特徴とする集積回路試験装置。
1. A means for two-dimensionally scanning a predetermined region of an integrated circuit sample device placed in an operating state with an electron beam, and testing secondary electrons generated from the surface of the sample by the electron beam scanning. Means for converting the image data of the sample device by converting it into an electrical signal at a sample point in accordance with the pattern, and a difference image between the image data stored by the sample device and reference data of a previously prepared image of the integrated circuit. Means for extracting a design logic map from a design database; dividing an arbitrary region of the design logic map into pixels of an arbitrary size; Means for calculating the area, when the figure area included in each of some or all pixels is obtained by the calculating means, the figure area A histogram of the means for comparing and collating a histogram of the absolute brightness of the observed image of the sample device, the integrated circuit test apparatus characterized by having a city.
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