JP2723215B2 - 動作中に集積回路の機能を監視する方法と装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子ビームを使つて集積回路を試験すること
に関する。 従来の技術及び問題点 集積回路を試験する時の難点は、内部の導体が非常に
小さく、絶縁コーテイングの下にあつて接近出来ないと
共に流れる電流が極めて小さいことがある為に、計器及
びオツシロスコープの様な普通の手段によつて監視し得
る唯一の出力が、回路の出力導体に出る出力であること
である。動作中の集積回路の節に電子ビームを差し向け
た時、集積回路から放出される２次電子のエネルギが、
照射される回路の節の電位に関係することが判つた。こ
の照射は、回路に対し、その動作を妨げる程の負荷とな
らない。この性質を利用して、回路の種種の場所に於け
る電位の表示を取出し、その性能を評価している。電子
エネルギ、従つて回路の電位を正確に測定する時の要因
は、検出される電子の最低エネルギ・レベルを決定する
２次電子検出器のフイルタ格子の電圧の設定であり、こ
の為、この電圧は、フイルタ格子を通過する多数の電子
からの帰還ループによつて設定されている。実際には、
フイルタ格子の電圧を設定する精度は、最大開放ループ
利得によつて制限される。従来使われていた制御ループ
を用いた時に起る別の問題は、２次電子信号のボツクス
カー平均作用並びにその後の基準レベルとの比較によつ
て、帯域幅が制限されていることである。この様なルー
プによる制御が、検査される節にある信号の周波数に強
い依存性を持つことは明らかであり、実際には、信号周
波数の変化に対処する為に、装置の調節をリセツトする
ことが必要である。この為、可変周波数信号を発生する
集積回路の試験は、こういう種類の装置を用いて行なう
ことが出来ないことになる。 試験される集積回路の節の電圧の周波数が、1MHz以下
になることもある様なループの帯域幅の制限の為に、実
時間で測定するには高過ぎる場合、電子ビーム又は２次
電子によつて発生された出力を短いパルスとしてゲート
し、その各々から電圧波形の１点を取出すことが出来
る。集積回路の電圧変化のサイクルに対して、ゲート動
作の時間を変えることによつて、これを繰返し、サンプ
リング・オツシロスコープの動作の仕方と似た形で、回
路内の電圧波形を構成する一連の点を発生することが出
来る。これはストロボ・モードとして知られている。 問題点を解決する為の手段及び作用 本発明の目的は、集積回路に対する電子ビーム試験装
置の性能を改善することである。 本発明の１面では、試験される集積回路の選ばれた部
分を照射する為に電子ビームを用い、当該フイルタ格子
の電圧によつて設定された予定の値より高いエネルギを
持つ電子をこの値より低いエネルギを持つ電子から分離
するバイアス形フイルタ格子を持つ電子検出器を用い
て、前記照射から生じた２次電子を収集し、前記フイル
タ格子を通過する電子の数を表わす電気信号を定常基準
信号と比較して、その差をフイルタ・バイアスの値に加
算して前記フイルタ格子の電圧を設定する様に帰還し、
前記フイルタ格子の電圧に関係し且つ前記集積回路の選
ばれた部分の電圧を表わす出力信号を発生することによ
り、動作中に集積回路の機能を監視する方法に於て、前
記電気信号を基準信号と連続的に比較して差信号を発生
し、単位利得帯域幅までの略全部の利用し得る帯域に及
んで略6dB/オクターブのロールオフを持つ電圧利得対周
波数特性を有する帰還通路を介して、前記差信号をフイ
ルタ格子に帰還するようにした方法が提供される。 本発明の第２の面では、試験される集積回路の選ばれ
た部分を照射する為にパルス状電子ビームを持ち、当該
フイルタ格子の電圧によつて設定された予定の値より高
いエネルギを持つ電子をこの値より低いエネルギを持つ
電子から分離する為にバイアス形フイルタ格子を持つ電
子検出器を用いて、前記照射によつて生じた２次電子を
収集し、前記パルスの間に前記フイルタ格子を通過した
電子の数を表わす電気信号を定常基準信号と比較して、
その差を貯蔵する為にフイルタ・バイアスの値に加算
し、その和を前記フイルタ格子の電圧を設定する様に帰
還し、前記フイルタ格子の電圧に関係し且つ前記パルス
の間の集積回路の選ばれた部分の電圧を表わす出力信号
を発生することにより、動作中に集積回路の機能を監視
する方法に於て、前記パルスの間に前記電気信号を基準
信号と比較して差信号を発生し、該差信号を帰還通路に
ある手段によつて貯蔵し、該帰還通路は貯蔵された差信
号をフイルタ格子に印加し、前記帰還通路は、パルスの
デューテイ・サイクルで単位利得帯域幅までの略全体の
利用し得る帯域に及んで略6dB/オクターブのロールオフ
を持つ電圧利得対周波数特性を持つている方法が提供さ
れる。「パルス中」のビーム・パルスから取出した信号
に対して作用する時、信号が回路の中を通るのに要する
時間に対するゆとりをみなければならない。 本発明の第３の面では、試験される集積回路の選ばれ
た部分を電子ビームによつて照射し、この照射によつて
生ずる２次電子をバイアス形フイルタ格子を持つ電子検
出器によつて収集し、該フイルタ格子は、該フイルタ格
子に対する電圧によつて定められた予定の値により高い
エネルギを持つ２次電子が通過出来る様にすると共にこ
の値より低いエネルギを持つ２次電子を停止することに
より、動作中に集積回路の機能を監視する装置に於て、
前記電子検出器に結合されていて、前記フイルタ格子を
通過した電子の数を表わす電気信号を発生する手段と、
前記電気信号を定常基準信号と比較して、その間の差に
比例する出力信号を発生する比較手段と、該比較手段の
出力信号に応答して前記出力信号をフイルタ・バイアス
の値に加算して前記フイルタ格子に印加される電圧を発
生する加算手段とを有し、前記比較手段の出力信号は、
集積回路の選ばれた部分の電圧を表わす装置の出力を発
生する為にも使われ、前記比較手段が前記電気信号を基
準信号と連続的に比較し、その出力信号が、単位利得帯
域幅までの略全部の利用し得る帯域に及んで略6dB/オク
ターブのロールオフを持つ電圧利得対周波数特性を有す
る帰還通路によつて前記フイルタ格子に印加されるよう
にした装置が提供される。 本発明の第４の面では、試験される集積回路の選ばれ
た部分がパルス状電子ビームによつて照射され、この照
射によつて生ずる２次電子がバイアス形フイルタ格子を
持つ電子検出器によつて収集され、該フイルタ格子は該
フイルタ格子の電圧によつて設定された予定の値より高
いエネルギを持つ２次電子が通過出来る様にすると共
に、この値より低いエネルギを持つ２次電子を停止させ
ることにより、動作中に集積回路の機能を監視する装置
に於て、前記電子検出器に結合されていて、パルスの間
にフイルタ格子を通過した電子の数を表わす電気信号を
発生する手段と、前記電気信号を定常基準信号と比較す
る比較手段と、該比較手段の出力信号に応答して差信号
を貯蔵する手段と、貯蔵された差信号に応答して、誤差
信号をフイルタ・バイアスの値に加算して、フイルタ格
子に印加される電圧を発生する加算手段とを有し、貯蔵
された差信号は、集積回路の選ばれた部分の電圧を表わ
す装置の出力を発生する為にも使われ、前記比較手段が
前記パルスの間だけ、前記電気信号を基準信号と比較す
る様に構成されていて、前記貯蔵する手段が貯蔵された
差信号をフイルタ格子に印加する帰還通路内にあり、該
帰還通路はパルスのデューティ・サイクルで単位利得帯
域幅までの略全部の利用し得る帯域に及んで略6dB/オク
ターブのロールオフを持つ電圧利得対周波数特性を有す
る装置が提供される。 電気信号と基準信号の間の差は、例えばトランスコン
ダクタンス増幅器からの電流として発生することが出来
る。この電流が、フイルタ格子の電圧を設定する為にフ
イルタ・バイアスに加算される電圧まで、静電容量を充
電する為に印加される。集積回路の選ばれた部分の電圧
を表わす出力信号は、この静電容量の電圧から取出すこ
とが出来る。 交代的に、電気信号は最初に記載した基準信号とは異
なる第２の基準信号と比較して差信号を発生し、この差
信号を最初に記載したフイルタ・バイアスの値とは異な
る第２のフイルタ・バイアスの値に加算して、フイルタ
格子に交代的に印加することが出来る。集積回路の選ば
れた部分の電圧の２つの測定値を比較して、２次電子放
出と選ばれた部分の電圧の間の関係のドリフトに対し、
測定値を補正することが出来る。このドリフトは、例え
ば、１次ビーム電流、IC表面の２次電子放出係数又は２
次電子検出装置の変化によつて起ることがある。ストロ
ボ・モードでは、２つの基準信号及びフイルタ・バイア
スの値を用いて、別々の信号チヤンネルを用いることが
出来、相次ぐパルス又はパルス群に対して、その出力を
交互にフイルタ格子に対して多重化する。実時間モード
では、基準信号及びフイルタ・バイアスの値を交互に１
個の信号チヤンネルに対して切換え、対応する出力を例
えばデイジタル式に貯蔵し、その後比較して補正するこ
とが出来る。この代りに、後者の方法では、別々の信号
チヤンネルを用いることが出来る。２つより多くの基準
信号及びフイルタ・バイアスの値を用いてもよい。 本発明が十分に理解され、容易に実施出来る様にする
為に、次に特定の例及びその例の変形を図面について説
明する。 実施例 第１図に示す装置では、試験される集積回路が１の所
に配置され、その選ばれた一部分が、回路の動作中に、
電子ビームによつて照射される。電子銃、偏向装置、並
びにそれらと集積回路１を収容する真空にひいた外被
は、この種の装置にとつて普通の構成であつてよいの
で、図面に示してない。破線２で示した２次電子が集積
回路１によつて放出され、フイルタ格子４を持つエネル
ギ解析器３の中を上向きに通過する。エネルギ解析器３
は、係属中のヨーロツパ特許出願番号第84307068.1に記
載される様な構造を持つていてよい。フイルタ格子４に
対する電圧による減速電界により、フイルタ格子の電圧
に対応するエネルギよりも大きなエネルギを持つ２次電
子だけが通過出来る様にする。フイルタ格子４通過した
２次電子がシンチレータ５に入射して、光子６として示
す光出力を発生する。エネルギ解析器３及びシンチレー
タ５も真空にひいた外被の中に配置されている。光増倍
管７がシンチレータ５からの光子を受取り、導体８に電
気信号を発生する。この電気信号は、ヘツド前置増幅器
９によつて増幅された後、トランスコンダクタンス増幅
器10の信号入力に印加される。増幅器10の第２の入力に
は、導体11を介して基準電圧が印加される。増幅器10
は、そのゲート信号入力12に印加されたサンプリング・
パルスによつてゲートされる様に構成されている。増幅
器10の出力電流が、分路接続の積分キヤパシタ13と、直
流負帰還を持つバツフア電圧増幅器14の入力とに直接的
に印加される。増幅器14の出力電圧が波形バツフア増幅
器15に接続される。この増幅器は、端子16に線形増幅出
力を発生する様に、一定の利得を持つ反転増幅器として
作用する様に接続された抵抗を持つている。増幅器14は
フイルタ格子駆動増幅器17にも接続されており、増幅器
17は、増幅器14の出力を端子18に印加されるフイルタ・
バイアス電圧と組合せる加算増幅器として構成されてい
る。増幅器17の出力が導体19を介してフイルタ格子４に
接続される。 第１図に示す装置の動作について説明すると、フイル
タ格子４に対する電圧を調節することにより、２次電子
がシンチレータ５に入射する速度が略一定に保たれ、フ
イルタ格子に印加された電圧と対応する電圧が、それか
らは或る定数（端子18に印加されるフイルタ・バイアス
に関係する）及び或る倍率だけ異なるが、端子16に発生
される。２次電子の割合を一定に保つ為に、フイルタ格
子に加えることを必要とする電圧変化は、試験される集
積回路の選ばれた部分に於ける電圧変化に略等しく、従
つて、端子16の出力電圧は、集積回路の電圧にごく密接
に追従する様に構成することが出来る。これが装置の実
時間動作モードである。 第２図は、１次電子ビームによる照射の結果として、
集積回路から放出されたエネルギに対し、２次電子の放
出の割合に正規化して示すグラフである。エネルギ目盛
上のグラフ全体の位置は集積回路の内、照射された部分
に対する電圧に関係する。グラフの形は実質的に影響を
受けない。第３図は第２図から導き出されたものであ
り、予定のレベルより高いエネルギを持ち、従つてフイ
ルタ格子を通過する２次電子の単位時間あたりの数を、
フイルタ格子電圧の異なる値に対して示している。この
グラフはその形に因んでＳ字曲線と呼ばれ、フイルタ格
子を通過する２次電子の数が略一定に保たれる様に、フ
イルタ格子電圧を制御するループの効果を決定する。 ストロボ・モードでは、周期回路の内、関心のある部
分に差し向けられた集束電子ビームがパルス状（典型的
には各々のパルスは0.1乃至100nsである）であり、この
為その部分で電圧の一連のサンプルが得られる。トラン
スコンダクタンス増幅器10のゲート入力12に印加される
サンプル・パルスは、電子ビームのパルス駆動と同じ速
度で発生されるが、後で述べたパルスに較べて、電子ビ
ーム・パルスに応答して増幅器10の信号入力に電圧パル
スが発生されるのに要する期間だけ遅延しており、この
為、信号入力が大部分雑音である時に増幅器10がオフに
切換えられ、有意の信号入力が予想される時にオンに切
換えられる。発生される出力は数多くのサンプルで構成
され、集積回路のこの部分に於ける信号の波形が、この
波形に対して電子ビーム・パルスのタイミングを変える
ことにより、サンプリング・オツシロスコープ等で構成
される。ストロボ・モードでは、ループの帯域幅は、パ
ルス駆動の為に、ビーム動作のデユーテイ・サイクルを
減少するのと同じ割合で増加する。パルスが帯域幅の逆
数より短いことが重要である。積分静電容量の値はデユ
ーテイ・サイクルと同じ割合で減少することが出来る。 第１図に示す装置は、トランスコンダクタンス増幅器
10を用い、これが電圧入力信号に比例する電流出力信号
を発生し、それが積分キヤパシタ13に印加される。この
回路形式により、フイルタ格子電圧に対する開放制御ル
ープの利得周波数特性は、ループの信号の周波数範囲全
体にわたつてオクターブあたり6dBのロールオフを持つ
が、これは安定で整定の速い閉ループにとつて理想的で
ある。電圧増幅器を使つた従来の場合、ロールオフは、
増幅器の固有の利得制限の結果として、中間周波数から
上向きにだけ及んでいる。このことが第４図に示されて
いる。 第４図に示した装置の単位利得帯域幅は、従来提案さ
れた装置よりもずつと大きく、積分キヤパシタに印加さ
れる前に、２次電子信号と基準信号の間の差を形成する
為に、10MHz又はそれ以上にすることが出来る。装置の
他の部品の利得は、閉ループの単位利得帯域幅より高い
所まで、周波数に無関係である。積分キヤパシタ13は、
２次電子から取出された信号のシヨツトノイズの濾波作
用を最適にする為に、必要に応じて閉ループの帯域幅を
減少することが出来る様に、その値を切換え可能にする
ことが出来る。 第５図は集積回路形式で構成するのに適したトランス
コンダクタンス増幅器10の１例の回路図を示す。この増
幅器が−15ボルトに保たれた負の電圧レール50及び＋15
ボルトに保たれた正の電圧レール51に接続され、信号入
力53に印加された信号と基準入力54に印加された基準の
間の電圧の差に比例する出力電流を端子52に発生する。
プツシユプル形ゲート信号に対して２つのゲート入力端
子55,56を設け、増幅器をオフ及びオンに切換える。共
通の抵抗負荷電流通路70を持つ２つの制御電流源70を、
トランジスタ57,58及びトランジスタ59,60によつて構成
し、これらのトランジスタがトランジスタの対63,64及
び65,66に対し、導体61,62を介して正確な関係を持つ反
対向きの10mA及び20mAの電流を供給する。別のトランジ
スタの対67,68がトランジスタ66のコレクタに接続され
る。出力端子52がトランジスタ63,68のコレクタに接続
され、導体61,62の間にはトランジスタ63,68,66が直列
に通る電流通路が存在する。トランジスタ64,65,67のコ
レクタがアースに接続される。トランジスタ57,58,59は
何れも390オートのエミツタ抵抗を持つているが、トラ
ンジスタ60はエミツタ回路に並列の２つの390オームの
抵抗を持つていて、トランジスタ60のコレクタ電流がト
ランジスタ58のコレクタ電流の２倍になる様になつてい
る。トランジスタ65,66のベースが、同一の抵抗−静電
容量回路を介して、信号入力及び基準入力53,54の夫々
接続される。このベースは、トランジスタ59によつて制
御されるトランジスタ71,72からバイアス電流も受取
る。ゲート入力端子55が、反転バツフア増幅器として構
成されたトランジスタ73,74を介して、夫々トランジス
タ64,68のベースに接続される。ゲート入力端子56が、
反転バツフア増幅器として構成されたトランジスタ75,7
6を介して、夫々トランジタス63,67のベースに接続され
る。 差しあたつてトランジスタ63,64,67,68及び73乃至76
の作用を無視すると、増幅器の動作は導体61からの電流
（10mA）とトランジスタ66のコレクタからの電流の間の
差に等しい電流を出力端子52に供給する。（端子53の）
信号入力電圧が（端子54）の基準入力電圧と等しけれ
ば、導体を介してトランジスタに供給されるエミツタ電
流（20mA）は、トランジスタ65,66のコレクタに二等分
される。つまり、トランジスタ66のコレクタからの電流
が10mAであつて、従つて導体61からの電流（10mA）に等
しく、端子52には出力電流が流れない。基準入力電圧を
一定に保つと仮定すると、端子53の信号入力電圧が変化
すると、トランジスタ66のコレクタに流れる電流の割合
が変化して、出力端子52に電流の不平衡が生じ、この結
果、出力電流が流れる。 トランジスタ63,64,67,68は、端子55,56に印加された
ゲート信号によつて制御される２極切換えスイツチとし
て作用する。端子55が端子56に対して十分に正である
時、トランジスタ74,75が導電し、トランジスタ73,76は
非導電である。つまり、トランジスタ66のコレクタ及び
導体61が端子52に接続され、この為、信号電圧及び基準
電圧に応じた出力電流が発生され、トランジスタ64,67
は非導電である。他方、端子55が端子56に対して十分に
負である場合、トランジスタ63,68が非導電であり、こ
の為端子52には出力電流が供給されず、外部回路から印
加された任意の電圧をとり得る。導電しているトランジ
スタ64,67を通る電流はアースに戻る。 第５図の回路の動作をまとめて云えば、トランジスタ
65,66がトランジスタ60からの制御された電流を方向ぎ
めして、入力電圧に応じたその或る割合が出力端子に供
給され、そこでこの割合とトランジスタ58からの電流の
間の差が増幅器の出力電流となる様に作用する。トラン
ジスタ63,64,67,68は、端子55,56に印加されたプツシユ
プル・ゲート信号の制御の下に、電流を出力端子52に方
向ぎめして、出力電流が発生される様にするか、又は接
地する様にし、出力端子52が浮動状態になることが出来
る様にする。 第１図に示す装置では、それを通過する２次電子の数
に応答して、フイルタ格子の電圧を設定する制御ループ
があるが、端子16の出力によつて表わされる様な、試験
される集積回路１の波形の実際の測定値は、閉ループの
測定値ではない。集積回路１の２次電子放出係数の変動
は、シンチレータ５に入射する２次電子の数に影響し得
る幾つかの要因の内の１つにすぎず、これが端子16の波
形出力の変化となつて擬似的に現われる。装置の利得、
即ち、出力波形と集積回路の波形の間の関係に影響を与
える別の要因は、それらの部品がフイルタ格子電圧制御
ループに入つていても、シンチレーター光増倍管−ヘツ
ド増幅器の組合せの利得である。装置の利得の変化が、
Ｓ字曲線（第３図）の高さに影響し、従つて動作点に於
けるその勾配に影響し、これが出力波形の内のどの変化
が擬似的であつて、どれが集積回路の電圧変化を反映し
ているかを検出する方法になる。 第６図は第１図の装置の変形を示しており、追加の部
分は、擬似的な変化を検出することが出来る様にし、希
望によつては、出力波形から除くことが出来る様にす
る。第６図では、第１図と対応する部品には同じ参照数
字を用いており、追加の部品20乃至29は部品10乃至19と
夫々同様である。ヘツド増幅器９の出力が更に第２のト
ランスコンダクタンス増幅器20に印加され、この増幅器
もゲートすることが出来、信号は部品10乃至19によつて
形成された通路と共に、部品20乃至29によつて形成され
た通路に沿つて通過する。アナログ・マルチプレクサ30
導体19,29の電圧を導体31に、そしてこの導体を介して
フイルタ格子４に選択的に接続する。 ２つのトランスコンダクタンス増幅器10,20の基準入
力11,21には相異なる基準電圧が印加されており、フイ
ルタ格子電圧制御ループが、マルチプレクサ30によつて
導体31に導体19又は導体29のどちらが接続されるかに応
じて、Ｓ字曲線（第３図）上の相異なる２点で動作する
様になつている。Ｓ字曲線上の相異なる２つの動作点に
対する、集積回路の標本化電圧の変化の影響は、装置の
利得の変化の影響とは異なる。２つの影響が第７（Ａ）
図及び第７（Ｂ）図に示した理想化したＳ字曲線につい
て示されている。第７（Ａ）図では、集積回路の標本化
電圧の変化の影響が、同じ距離にわたつて、Ｓ字曲線全
体が右に平行移動することとして示されており、これは
端子16,26の出力電圧が同じ大きさだけ変化することを
示す。第７（Ｂ）図では、装置の利得の変化の影響が、
Ｓ字曲線が急峻になることとなつて現われており、端子
16,26の出力電圧が異なる形で影響を受けることを示し
ている。 第６図の回路の動作について説明すると、異なる基準
電圧レベル及び異なるフイルタ・バイアス・レベルを使
うことによつて、２つの動作点が設定される。典型的に
は、２番目の動作点は１番目よりもフイルタ・バイアス
が一層高く、基準電圧が一層低い。これらの動作点を交
互に用いて、集積回路の波形の測定をする。ストロボ・
モードでは、マルチプレクサ30を電子ビーム・パルスの
間で切換える。端子16,26から２つの完全な波形出力が
得られ、これを第７（Ａ）図及び第７（Ｂ）図について
上に述べた所に基づいて比較することが出来る。この代
りに、２つの波形出力を組合せて、装置の利得の変動の
影響を除き、集積回路の標本化した部分の電圧波形の純
粋な形を残すことが出来る。他方、２つの波形の間の差
を使つて、例えば光増倍管７の利得を制御することによ
り、装置の利得を制御することが出来る。この何れの方
法によつても、装置は、１次ビーム電流、２次電子放出
係数、シンチレータ効率、光増倍管の利得及びヘツド増
幅器の利得の変化が波形測定値に影響しない様に構成す
ることが出来る。 以上の説明に関連して、更に下記の項を開示する。 （１） 試験される集積回路の選ばれた部分を照射する
為に電子ビームを用い、当該フイルタ格子の電圧によつ
て設定された予定の値より高いエネルギを持つ電子をこ
の値より低いエネルギを持つ電子から分離するバイアス
形フイルタ格子を持つ電子検出器を用いて、前記照射か
ら生じた２次電子を収集し、前記フイルタ格子を通過す
る電子の数を表わす電気信号を定常基準信号と比較し
て、その差をフイルタ・バイアスの値に加算して前記フ
イルタ格子の電圧を設定する様に帰還し、前記フイルタ
格子の電圧に関係し且つ前記集積回路の選ばれた部分の
電圧を表わす出力信号を発生することにより、動作中に
集積回路の機能を監視する方法に於て、前記電気信号を
基準信号と連続的に比較して差信号を発生し、単位利得
帯域幅までの略全部の利用し得る帯域に及んで略6dB/オ
クターブのロールオフを持つ電圧利得対周波数特性を有
する帰還通路を介して、前記差信号をフイルタ格子に帰
還するようにした方法。 （２） 第（１）項に記載した方法に於て、前記電気信
号と基準信号の間の差に比例する電流を発生し、該電流
を静電容量を充電する様に印加し、該静電容量に設定さ
れた電圧をフイルタ・バイアスに加算して、フイルタ格
子に対する電圧を設定し、前記静電容量に設定された電
圧から出力信号を取出す工程を含む方法。 （３） 試験される集積回路の選ばれた部分を照射する
為にパルス状電子ビームを持ち、当該フイルタ格子の電
圧によつて設定された予定の値より高いエネルギを持つ
電子をこの値より低いエネルギを持つ電子から分離する
為にバイアス形フイルタ格子を持つ電子検出器を用い
て、前記照射によつて生じた２次電子を収集し、前記パ
ルスの間に前記フイルタ格子を通過した電子の数を表わ
す電気信号を定常基準信号と比較して、その差を貯蔵す
ると共にフイルタ・バイアスの値に加算し、その和を前
記フイルタ格子の電圧を設定する様に帰還し、前記フイ
ルタ格子の電圧に関係し且つ前記パルスの間の集積回路
の選ばれた部分の電圧を表わす出力信号を発生すること
により、動作中に集積回路の機能を監視する方法に於
て、前記パルスの間に前記電気信号を基準信号と比較し
て差信号を発生し、誤差信号を帰還通路にある手段によ
つて貯蔵し、該帰還通路は貯蔵された差信号をフイルタ
格子に印加し、前記帰還通路は、パルスのデユーテイ・
サイクルで単位利得帯域幅までの略全体の利用し得る帯
域に及んで略6dB/オクターブのロールオフを持つ電圧利
得対周波数特性を持つている方法。 （４） 第（３）項に記載した方法に於て、前記電気信
号及び基準信号の間の差が電流として発生され、該電流
が電荷を貯蔵する静電容量を充電する様に印加され、前
記静電容量の電圧がフイルタ・バイアスの値に加算され
てフイルタ格子の電圧を設定し、出力信号が前記静電容
量の電圧から取出される方法。 （５） 第（３）項又は第（４）項に記載した方法に於
て、パルスの繰返し周波数が、試験される集積回路の選
ばれた部分に於ける反復的な波形の周波数に対して、パ
ルスが相次いで発生する時に、該パルスが前記波形を漸
進的に歩進する様に選ばれており、前記出力信号が波形
の１回の発生を表わす様に処理される方法。 （６） 第（１）項乃至第（５）項に記載した方法に於
て、前記電気信号が最初に記載した基準信号とは異なる
第２の基準信号と交代的に比較されて差信号を発生し、
誤差信号が最初に記載したフイルタ・バイアスの値とは
異なる第２のフイルタ・バイアスの値に加算されて、前
記フイルタ格子に交代的に帰還されることにより、集積
回路の選ばれた部分の電圧の交代的な２回の測定値が発
生され、これらの測定値の間の差を使つて、検出された
２次電子放出と集積回路の選ばれた部分の電圧の間の関
係のドリフトに対して、測定値を補正する方法。 （７） 試験される集積回路の選ばれた部分を電子ビー
ムによつて照射し、この照射によつて生ずる２次電子を
バイアス形フイルタ格子を持つ電子検出器によつて収集
し、該フイルタ格子は、該フイルタ格子に対する電圧に
よつて定められた予定の値より高いエネルギを持つ２次
電子が通過出来る様にすると共にこの値より低いエネル
ギを持つ２次電子を停止することにより、動作中に集積
回路の機能を監視する装置に於て、前記電子検出器に結
合されていて、前記フイルタ格子を通過した電子の数を
表わす電気信号を発生する手段と、前記電気信号を定常
基準信号と比較して、その間の差に比例する出力信号を
発生する比較手段と、該比較手段の出力信号に応答して
前記出力信号をフイルタ・バイアスの値に加算して前記
フイルタ格子に印加される電圧を発生する加算手段とを
有し、前記比較手段の出力信号は、集積回路の選ばれた
部分の電圧を表わす装置の出力を発生する為にも使わ
れ、前記比較手段が前記電気信号を基準信号と連続的に
比較し、その出力信号が、単位利得帯域幅までの略全部
の利用し得る帯域に及んで略6dB/オクターブのロールオ
フを持つ電圧利得対周波数特性を有する帰還通路によつ
て前記フイルタ格子に印加される装置。 （８） 第（７）項に記載した装置に於て、前記比較手
段が、前記電気信号及び基準信号の間の差に比例する出
力信号を発生するトランスコンダクタンス増幅器を含
み、更に、該トランスコンダクタンス増幅器の出力電流
によつて充電される様に接続された静電容量を持つてい
て、該静電容量に設定された電圧が前記加算手段に印加
されて、前記フイルタ・バイアスの値と加算されて前記
フイルタ格子に印加される電圧を発生する装置。 （９） 試験される集積回路の選ばれた部分がパルス状
電子ビームによつて照射され、この照射によつて生ずる
２次電子がバイアス形フイルタ格子を持つ電子検出器に
よつて収集され、該フイルタ格子は該フイルタ格子の電
圧によつて設定された予定の値より高いエネルギを持つ
２次電子が通過出来る様にすると共に、この値より低い
エネルギを持つ２次電子を停止させることにより、動作
中に集積回路の機能を監視する装置に於て、前記電子検
出器に結合されていて、パルスの間にフイルタ格子を通
過した電子の数を表わす電気信号を発生する手段と、前
記電気信号を定常基準信号と比較する比較手段と、該比
較手段の出力信号に応答して差信号を貯蔵する手段と、
貯蔵された差信号に応答して、誤差信号をフイルタ・バ
イアスの値に加算して、フイルタ格子に印加される電圧
を発生する加算手段とを有し、貯蔵された差信号は、集
積回路の選ばれた部分の電圧を表わす装置の出力を発生
する為にも使われ、前記比較手段が前記パルスの間だ
け、前記電気信号を基準信号と比較する様に構成されて
いて、前記貯蔵する手段が貯蔵された差信号をフイルタ
格子に印加する帰還通路内にあり、該帰還通路はパルス
のデユーテイー・サイクルで単位利得帯域幅までの略全
部の利用し得る帯域に及んで略6bB/オクターブのロール
オフを持つ電圧利得対周波数特性を有する装置。 （10） 第（９）項に記載した装置に於て、前記パルス
の繰返し周波数が集積回路の選ばれた部分の反復的な波
形の周波数に対し、前記パルスが相次いで発生する時に
該パルスが前記波形に漸進的に歩進する様に選ばれてお
り、出力信号が前記波形の１回の発生を表わす様に処理
される装置。 （11） 第（９）項又は第（10）項に記載した装置に於
て、前記比較手段が制御信号を受取る様に接続されたゲ
ート形トランスコンダクタンス増幅器を含んでおり、該
制御信号は前記トランスコンダクタンス増幅器が、各々
のパルスの間だけ、前記電気信号と基準信号の間の差に
比例する出力電流が発生することが出来る様にし、前記
貯蔵する手段が前記トランスコンダクタンス増幅器から
の電流によつて、前記貯蔵された差信号を形成する電圧
まで充電される様に接続された静電容量を含んでいる装
置。 （12） 第（８）項又は第（11）項に記載した装置に於
て、前記トランスコンダクタンス増幅器が入力電圧に応
答して該増幅器の出力電流を制御する高速電流方向ぎめ
回路を含んでいる装置。 （13） 第（７）項乃至第（12）項に記載した装置に於
て、前記比較手段が前記電気信号を、最初に記載した基
準信号とは異なる第２の基準信号と交代的に比較して第
２の差信号を発生する様に構成されており、前記加算手
段が前記第２の差信号を最初に記載したフイルタ・バイ
アスの値とは異なる第２のフイルタ・バイアスの値に加
算して、前記フイルタ格子に交代的に印加される電圧を
発生する様に構成されており、この為、装置は集積回路
の選ばれた部分の電圧の交代的な２つの測定値を発生
し、更に、２つの交代的な測定値の間の差に応答して、
検出された２次電子放出と集積回路の選ばれた部分の電
圧の間の関係のドリフトに対して測定値を補正する手段
を有する装置。 （14） 第（13）項に記載した装置に於て、前記比較手
段が前記電気信号を交代的に第１及び第２の基準信号と
比較する様に切換えられ、前記加算手段が前記比較手段
と同期的に切換えられて、前記第１及び第２のフイルタ
・バイアスの値を交互に加算して、前記フイルタ格子に
印加される電圧を発生する装置。 （15） 第（13）項に記載した装置に於て、電気信号を
第１及び第２の基準信号と夫々比較する為の２つの別々
の比較手段を設け、その結果得られた差信号が２つの別
々の加算手段に夫々印加されて、夫々第１及び第２のフ
イルタ・バイアスの値を用いたフイルタ格子の電圧を発
生し、２つの加算手段からの電圧が交互にフイルタ格子
に印加される装置。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の１例の略図、第２図は電子の照射によ
つてターゲツトから放出された２次電子のエネルギ・ス
ペクトルを示すグラフ、第３図は電子の照射を受けるタ
ーゲツトから放出された、所定の値より大きなエネルギ
を持つ２次電子の数を示す正規化したグラフであり、こ
のグラフをＳ字曲線と呼ぶ。第４図は従来の同等の特性
と比較して、本発明の実施例の開放ループ電圧利得を周
波数に対して示すグラフ、第５図は本発明の実施例に使
うのに適したトランスコンダクタンス増幅器の回路図、
第６図は第１図に示した実施例の変形の回路図、第７
（Ａ）図及び第７（Ｂ）図は第６図に示した変形が、検
出された２次電子放出とターゲツトの電圧の間の関係の
ドリフトの影響に対して補償を行なうことが出来る様に
する様子を示すグラフである。 主な符号の説明 1:集積回路 3:エネルギ解析器 4:フイルタ格子 7:光増倍管 10:トランスコンダクタンス増幅器 17:加算増幅器 19:導体

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．試験される集積回路の選ばれた部分に電子ビームを
   照射し、当該照射された箇所の電位に応じた２次電子を
   発生させ、フィルタグリッド上のバイアス電位で設定さ
   れた所定の値以上のエネルギーを有する電子を通過させ
   るバイアスされたフィルタグリッドを有する検出器を用
   いて上記照射によって生じる２次電子を収集して、動作
   中の集積回路の機能を監視する方法において、 上記フィルタグリッドを通過する電子の数を表示する電
   気信号を生成し、 当該電気信号を所定の基準信号と比較する増幅ループに
   印加して差分信号を生成し、 上記差分信号を所定のフィルタバイアス信号に加算して
   所定のフィードバック信号を生成し、 当該フィードバック信号を前記増幅ループほぼ全ての単
   位利得帯域幅に対してdb/オクターブとして測定される
   一定ロールオフを持つ電圧利得対周波数特性を有する前
   記増幅ループのフィードバック経路上の上記フィルタグ
   リッドにバイアス電位として印加し、 上記差分信号を用いて現在の電位を表す出力信号を生成
   するようにした方法。 ２．特許請求の範囲第１項に記載の動作中の集積回路の
   機能を監視する方法において、 上記電子ビームを選択されたデューティーサイクルでパ
   ルス化して検査される集積回路の選択された箇所に照射
   して２次電子を生成し、上記フィルタグリッドを通過す
   る電子の数を表す電気信号の生成はビームパルス中に起
   こり、差分信号を生成するための基準信号と電気信号が
   比べられる上記増幅ループへの電気信号の印加は上記ビ
   ームパルス中に起こり、上記差分信号を上記フィルタバ
   イアス信号に加算して上記フィードバック信号を生成し
   て格納し、上記格納されたフィードバック信号を上記増
   幅ループのフィードバック経路上のフィルタグリッドへ
   のバイアス電位として印加し、上記増幅ループはビーム
   パルスのデューティーサイクルに起因する増幅ループの
   ほぼ全ての単位利得帯域幅に渡ってdb/オクターブとし
   て計測される実質的に一定のロールオフを有し、上記ビ
   ームパルスはテストに選択された集積回路の箇所の繰り
   返し波形の周波数に関連した繰り返し周波数を有し、ビ
   ームパルスは上記波形の連続発生の波形を通して連続的
   に段階づけられ、上記出力信号は上記波形の一つの現象
   を表す様に処理されたことを特徴とする方法。 ３．試験される集積回路の選択された箇所を電子ビーム
   で照射して当該照射箇所の電位により２次電子を生成し
   て動作中の集積回路の機能を監視する装置であって、 所定のバイアス電位でバイアスされて、上記バイアス電
   圧で設定される所定値以上のエネルギーを有する２次電
   子を通過させ、かつ当該所定値以下のエネルギーを有す
   る２次電子を阻止するフィルタグリッド手段を有する電
   子検出器と、 上記電子検出器に接続されて上記フィルタグリッド手段
   を通過する２次電子の数を表す電気信号を生成する手段
   と、 上記フィルタグリッド手段に接続されて、増幅ループの
   実質的に全ての単位利得帯域幅に渡ってdb/オクターブ
   として計測される実質的に一定のロールオフの周波数特
   性のオープンループ利得を有するフィードバック経路を
   備えた増幅ループとを備え、当該増幅ループはさらに： 上記電気信号と所定の基準信号を比較して、これらの信
   号の差に関連した差分信号を生成する比較手段と、 上記差分信号を所定のフィルタバイアス信号に加算して
   上記フィルタグリッド手段へのバイアス電位として上記
   フィードバック経路にフィードバック信号を供給する加
   算手段と、及び 上記差分信号からテストされる集積回路の上記選択され
   た箇所の照射箇所の電位を表す出力信号を生成する手段
   とを備えたことを特徴とする装置。 ４．特許請求の範囲第３項に記載の動作中の集積回路の
   機能を監視する装置において、 上記集積回路の選択された箇所が所定のデューティーサ
   イクルでパルス化された電子ビームで照射された箇所の
   電位に応じた２次電子が生成され、 上記電子検出器に接続された上記手段は電子ビームパル
   ス中に上記フィルタグリッドを通過する電子の数を表す
   電気信号を生成するのに有効であり、 上記増幅ループは、電子ビームパルスのデューティーサ
   イクルで増幅ループの実質的に全ての単位利得帯域幅に
   渡ってdb/オクターブとして測定される実質的に一定の
   ロールオフの周波数特性のオープンループゲインを有
   し、 上記増幅ループの上記比較手段は、上記電気信号と基準
   信号とをビームパルスの時のみ比較して、これら双方の
   信号の差に関連した差分信号を生成するのに有効であ
   り、 上記ビームパルスは上記試験される集積回路の選択され
   た箇所の回帰波形の周波数に関連した繰り返し周波数を
   有して、連続した波形を通してパルスが連続的に段階づ
   けられ、上記出力信号は上記波形の単一の事象を記述す
   る様に生成されることを特徴とする装置。