JP3686124B2 - 電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、電子ビームテストシステムを使用する半導体集積回路の故障解析方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、従来の半導体集積回路チップの故障解析装置の構成を示す概念図である。図１２において、１は回路動作の解析の対象となる半導体集積回路チップ、６は半導体集積回路の内部診断のため真空中で被測定半導体集積回路チップ１の配線等に電子ビームを走査しつつ照射し、その部分から発生する二次電子のエネルギー変化から回路の電圧を測定する電子ビーム装置、７は外部からテストパターンを入力するとともに半導体集積回路チップ１にテストパターンに応じた信号を発生するテスター、８は電子ビーム装置６とテスター７を接続する信号ケーブル、９は電子ビーム装置６に設けられたテスト結果を表示するためのモニターである。
【０００３】
テスター７からテストパターンをケーブル８を通して電子ビーム装置６に入力することにより、半導体集積回路チップ１内部の論理回路を動作させてから解析を行う。電子ビーム装置６は、被測定半導体集積回路チップ１の信号状態を、走査型電子顕微鏡（以下ＳＥＭという。）の像としてモニター９に表示する。この時、半導体集積回路チップ１の論理回路の信号レベル及び信号周波数に応じて、像の明暗や干渉縞が現れる。この明暗や干渉縞によってチップ上に形成された半導体集積回路の動作を非接触で解析することができる。また、モニター９には、テスター７を通じて入力されたマスクデータ、論理シミュレーション結果及び回路接続情報等に基づいて、レイアウト図、論理回路図及びシミュレーション波形等が表示できる。モニター９の表示画面を切り換えながら、あるいはレイアウト図等及び観測された像をあわせて表示して、電子ビーム装置６のモニター９上で測定個所の移動の指示など全ての操作が行える。
【０００４】
図１３は、従来の電子ビームテストシステムの構成の概念を示すブロック図である。図１３において、２０は観測された像のデータやマスクデータなどのデータを処理してモニターに表示する表示手段、２１は電子ビームを走査しながら照射して半導体集積回路チップからの二次電子を受けて半導体集積回路チップの内部信号を観測するための観測手段、２２は表示手段２０から与えられる観測位置のデータやテストパターンに基づいた信号を観測手段２１に与えるなど観測を制御するための制御手段、２３は制御手段２２から与えられる命令に基づいて観測手段２１が被測定半導体集積回路チップ上において電子ビームを走査する範囲を指示する観測位置指示手段、２４は半導体集積回路の回路パターンに応じたマスクを作成するためのマスクデータ、２５は半導体集積回路がテストパターンに対応して出力する波形データを格納した論理シミュレーション結果、２６は半導体集積回路を構成している素子あるいは機能ブロックの接続関係を格納した回路接続情報、２７は表示手段２０のモニターにマスクデータ２４を表示するための表示データを生成するマスクデータ表示画像表示データ生成手段、２８は表示手段２０のモニターに論理シミュレーション結果２５を表示するための表示データを生成する論理シミュレーション結果の波形表示データ生成手段、２９は回路接続情報２６に基づいて表示手段２０のモニターに論理回路図表示画像を表示するための表示データを生成する論理回路図表示画像表示データ生成手段である。
【０００５】
マスクデータ２４や論理シミュレーション結果２５や回路接続情報２６などの設計データをマスクデータ表示画像表示データ生成手段２７や論理シミュレーション結果の波形表示データ生成手段２８や論理回路図表示画像表示データ生成手段２９において表示可能なデータに加工される。電子ビーム装置６のモニター９に表示されるレイアウト図や論理回路図等は、その加工されたデータが表示手段２０に出力されて表示されたものである。なお、表示手段２０において、例えば、モニターのレイアウト図上で指示した位置に連動するように制御手段２２及び観測位置指示手段２３によってＳＥＭ像の観測位置が観測手段２１へ指示される。例えば、論理回路図上で観測位置を指示することによって、観測位置が指示された場所に移動するので、オペレータは、ＳＥＭ像上の位置と論理回路図上の位置との対応関係を容易に認識することができる。
【０００６】
図１４は、モニター９の表示の一例を示す絵画図である。図１４において、９Ａはモニター９の画面、１１は画面９Ａに表示された被測定半導体集積回路１１のＳＥＭ像、１２は画面９Ａに表示された被測定半導体集積回路チップ１の設計データに基づいたレイアウト図、１３は画面９Ａに表示された被測定半導体集積回路チップ１の設計データに基づいた論理回路図、１４は画面９Ａに表示された被測定半導体集積回路チップ１におけるＳＥＭ像１１中の指定された配線の信号波形、１５は論理シミュレーション結果を示す波形図である。ＳＥＭ像１１，レイアウト図１２及び論理回路図１３は、連動して操作を行うことができる。つまり、レイアウト図１２または論理回路図１３の指定された位置に被測定半導体回路チップ１の測定個所を移動させることができる。
【０００７】
次に、電子ビーム装置を用いた故障解析方法について説明する。まず、不良を起こしている信号を駆動している回路に注目する。注目した回路の入力波形を電子ビーム装置６で測定し、その入力の論理シミュレーション波形と比較する。波形が一致した場合は、注目している回路の故障と考えられる。波形が一致しない場合は、一致しない信号を駆動している回路に注目し、同様に注目した回路の入力波形を電子ビーム装置で測定し、その入力の論理シミュレーション波形と比較する。
【０００８】
例えば、図１５は半導体集積回路チップに形成された簡単な内部論理回路の一例を示す論理回路図である。３１は不良を起こしている信号の外部パッド端子、３２は外部パッド端子３１に出力を接続した出力バッファ回路、３３は出力バッファ回路３２の入力に配線３５を介して出力を接続した３入力ＮＡＮＤ回路、３４は配線３７を介して出力を３入力ＮＡＮＤ回路３３の第２の入力に接続した２入力ＮＡＮＤ回路、３６および３８は３入力ＮＡＮＤ回路３３の第１及び第３の入力にそれぞれ接続された配線、３９および４０は２入力ＮＡＮＤ回路３４の第１及び第２の入力にそれぞれ接続された配線である。
【０００９】
図１５に示した外部パッド端子３１から出力されている信号が不良であるので、外部パッド端子３１を駆動する出力バッファ回路３２の入力信号である配線３５の信号波形を電子ビーム装置で測定する。測定波形と出力バッファ回路３２の入力の論理シミュレーション波形とを比較し、一致すれば出力バッファ回路３２内の故障と考える。この例では、出力バッファ回路３２の入力と論理回路シミュレーション結果とが一致しなかったとすると、配線３５の信号を駆動する３入力ＮＡＮＤ回路３３に注目し、３入力ＮＡＮＤ回路３３の入力信号である配線３６，３７，３８の信号波形を測定する。測定波形と３入力ＮＡＮＤ回路３３の入力の論理シミュレーション波形を比較して、一致すれば注目している３入力ＮＡＮＤ回路３３内の故障と考える。ここで、配線３６，３８の信号と論理シミュレーション波形との比較は一致して、配線３７の信号と論理シミュレーション波形との比較が一致しない場合、配線３７を駆動する２入力ＮＡＮＤ回路３４に注目し、同様に信号波形の取得、論理シミュレーションとの比較を行う。以上のような走査を故障箇所が発見できるまで、すなわち論理回路のシミュレーション波形と対応する入力とが一致するまで繰り返し行う。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法は以上のように構成されているので、故障箇所を同定するまで繰り返して観測された信号波形とシミュレーション波形とを比較しなければならず、その際の波形取得および波形比較に多大の時間が必要になるという問題点がある。
【００１１】
この発明は上記の問題点を解消するためになされたもので、モニターに表示されるレイアウト図や論理回路図等の設計図上にシミュレーション結果を模様あるいは文字で示すことにより、これらとＳＥＭ像とを視覚的に比較できるようにして波形取得時間の削減を図ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法は、与えられた所定のテストパターンに従って時間的に内部信号が変化する半導体集積回路チップの動作を電子ビームを走査しながら照射して被照射部分で発生する二次電子のエネルギー変化によって観測するとともに観測された像と該像に対応する設計図の画像とを合わせて表示する電子ビームテストシステムを用いて故障個所を特定する電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法であって、所定のシミュレーション結果に基づいて与えられる前記内部信号の状態を表す記号を前記設計図の画像上に表示することを特徴とする。
【００１４】
第２の発明に係る電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法は、半導体集積回路チップの動作を電子ビームを走査しながら照射して被照射部分で発生する二次電子のエネルギー変化によって観測するとともに観測された像と該像に対応する設計図の画像とを合わせて表示する電子ビームテストシステムを用いて故障個所を特定する故障解析方法であって、観測中に前記半導体集積回路チップの内部信号が時間的に変化しないような所定のテストパターンを前記半導体集積回路チップに与えるとともに、所定のシミュレーション結果に基づいて与えられる前記内部信号の電圧レベルを示す模様と色彩のうちの少なくとも一方を前記設計図の画像に表示することを特徴とする。
【００１５】
第３の発明に係る電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法は、半導体集積回路チップの動作を電子ビームを走査しながら照射して被照射部分で発生する二次電子のエネルギー変化によって観測するとともに観測された像と該像に対応する設計図の画像とを合わせて表示する電子ビームテストシステムを用いて故障個所を特定する故障解析方法であって、観測中に前記半導体集積回路チップの内部信号が時間的に変化しないような所定のテストパターンを前記半導体集積回路チップに与えるとともに、所定のシミュレーション結果に基づいて与えられる前記内部信号の電圧レベルを示す記号を前記設計図の画像に表示することを特徴とする。
【００１６】
第４の発明に係る電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法は、第１ないし第３の発明の電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法のいずれかにおいて、前記所定のシミュレーション結果は、論理シミュレーション結果を含むことを特徴とする。
【００１７】
第５の発明に係る電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法は、第１ないし第３の発明の電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法のいずれかにおいて、前記所定のシミュレーション結果は、回路シミュレーション結果を含むことを特徴とする。
【００１８】
第６の発明に係る電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法は、第１ないし第３の発明の電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法のいずれかにおいて、前記所定のシミュレーション結果は、故障シミュレーション結果を含むことを特徴とする。
【００１９】
第７の発明に係る電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法は、第１の発明の電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法において、所定の２つの配線間での内部信号の遅延時間を前記設計図の画像上に表示させることを特徴とする。
【００２０】
第８の発明に係る電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法は、第７の発明の電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法において、前記遅延時間は、セルの遅延情報を記述した遅延ライブラリのデータを基に回路シミュレーション結果を用いて計算された遅延時間であることを特徴とする。
【００２１】
第９の発明に係る電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法は、所定のテストパターンが与えられている半導体集積回路チップの動作を電子ビームを走査しながら照射して被照射部分で発生する二次電子のエネルギー変化によって観測するとともに観測された像と該像に対応する設計図の画像とを合わせて表示する電子ビームテストシステムを用いて故障個所を特定する電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法であって、前記設計図の画像に回路を構成している論理素子の名称もしくは論理素子で構成された回路の名称を示す記号、または前記設計図の画像に回路を構成している論理素子の構成要素の名称もしくは論理素子で構成された回路の構成要素の名称を示す記号のうちの少なくとも一方の記号を付加することを特徴とする。
【００２３】
【作用】
第１の発明における電子ビームテストシステムに表示される設計図の画像には、所定のシミュレーション結果に応じて内部信号の状態を表す記号が表示される。従って、像と設計図の画像を視覚的に見比べて、信号の状態が一致しない箇所を所定のシミュレーションの結果を示す波形を参照することなく特定できる。
【００２５】
第２の発明における電子ビームテストシステムに表示される設計図の画像には、所定のシミュレーション結果が示す内部信号の電圧レベルに応じた色彩およびまたは模様が施される。従って、像と設計図の画像を視覚的に見比べて、信号のレベルが一致しない箇所を、所定のシミュレーションの結果を示す波形と観測波形とを参照することなく特定できる。
【００２６】
第３の発明における電子ビームテストシステムに表示される設計図の画像には、所定のシミュレーション結果によって与えられる内部信号の電圧レベルを示す記号が表示される。従って、像と設計図の画像を視覚的に見比べて、信号のレベルが一致しない箇所を、論理シミュレーション波形と観測波形を参照することなく特定できる。
【００２７】
第４の発明における電子ビームテストシステムに表示される設計図の画像には、論理シミュレーション結果によって与えられる内部信号の周波数や電圧レベルに対応する模様や色彩または記号が示され、論理シミュレーション結果と観測された像との比較を視覚的に行える。
【００２８】
第５の発明における電子ビームテストシステムに表示される設計図の画像には、回路シミュレーション結果によって与えられる内部信号の周波数や電圧レベルに対応する模様や色彩または記号が示され、回路シミュレーション結果と観測された像との比較を視覚的に行える。
【００２９】
第６の発明における電子ビームテストシステムに表示される設計図の画像には、故障シミュレーション結果によって与えられる内部信号の周波数や電圧レベルに対応する模様や色彩または記号が示され、故障シミュレーション結果と観測された像との比較を視覚的に行える。
【００３０】
第７の発明における設計図の画像は、所定の２つの配線間での内部信号の遅延時間が表示されているので、内部信号の電位の移り変わりの異常を遅延時間の情報を基に視覚的に判断することが可能になる。
【００３１】
第８の発明における設計図の画像に表示される遅延時間は、遅延ライブラリのデータを基に回路シミュレーション結果を用いて計算されているため、実際の観測された像により近いものとなり、判断の確度を向上できる。
【００３２】
第９の発明における設計図の画像は、その設計図によって表される回路を構成している論理素子または論理素子で構成された回路の名称またはその構成要素の名称のうちの少なくとも一方が付されているため、視覚的に比較したときに所定のシミュレーション結果と観測された像との違いがある箇所の性質を特定しやすくなる。
【００３４】
【実施例】
実施例１．
以下、この発明の第１実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法について図１乃至図３を用いて説明する。図１は、故障解析を実施しているときの電子ビームテストシステムのモニターの画面を示す絵画図である。図１において、１１は画面９Ａに表示された被測定半導体集積回路チップを観測したときのＳＥＭ像、１２ａは画面９Ａに表示された被測定半導体集積回路チップのマスクデータに基づくレイアウト図の画像、１３は論理回路図の画像、４１，４２はＳＥＭ像１１内の配線、４３，４４はレイアウト図の画像１２ａ内の配線、４５は論理回路図の画像に示された論理素子、４６は論理回路図の画像１３に示された論理素子４５の出力、４７は論理回路図の画像１３に示された論理素子４５の入力である。
【００３５】
次に、故障解析方法の基本的な動作について説明する。半導体集積回路チップにテスターからテストパターンを入力することにより、ＳＥＭ像１１の配線４１等には、信号の周波数あるいは信号の高電位、低電位の割合によって干渉縞や明度の違いが観測される。そのため、異なる周波数の信号や、高電位、低電位の割合の違う信号はＳＥＭ像１１上で区別して認識することができる。例えば、配線４１と配線４２とに異なる干渉縞が生じていることによって、配線４１と配線４２の信号は、それぞれ周波数が異なっていることが分かる。
【００３６】
一方、同じモニター画面９Ａに表示されるレイアウト図の画像１２ａは、論理シミュレーション波形をもとにＳＥＭ像１１と同じような干渉縞や明度を付けて表示される。例えば、レイアウト図の画像１２ａの配線４４には、ＳＥＭ像１１の配線４２と同じ模様が与えられているので、配線４２の信号は論理シミュレーション結果に一致していることが分かる。レイアウト図の画像１２ａの配線４３には、ＳＥＭ像の配線４１と異なる模様が与えられているので、配線４１の信号は論理シミュレーション結果に一致していないことが分かる。ここで、配線４１及び配線４３が論理素子４５の出力４６に対応し、配線４２及び配線４４が論理素子４５の入力４７に対応しているとすると、論理素子４５の入力４７が正しいのに、論理素子４５の出力４６に誤りが生じていることから論理素子４５で故障が発生していることが視覚的にオペレータに認識される。
【００３７】
第１実施例の故障解析方法によれば、観測される信号波形と論理シミュレーション波形の比較を行うことなく、ＳＥＭ像１１とレイアウト図の画像１２ａとを視覚的な比較を実現することができ、信号波形を取り込む時間が省け故障解析を効率的に行える。
【００３８】
図２は、上記の実施例を実現するための装置の構成の概要を示すブロック図である。図２において、３０は表示手段２０とマスクデータ表示画像表示データ生成手段２７と論理シミュレーション結果の波形表示データ生成手段２８と論理回路図表示画像表示データ生成手段２９とに接続され論理シミュレーション結果２５、回路接続情報２６及びマスクデータ２４を用いてレイアウト図の画像にテストパターンによって発生する内部信号に対応する模様を付けるためのデータを生成する模様データ生成手段であり、その他図１３と同一符号のものは図１３の同一符号の部分に相当する部分である。模様データ生成手段３０は、論理シミュレーション結果のデータに基づいて、レイアウト図の画像に模様を付すためのデータを生成する。そして、模様のデータが付加された画像表示データを表示手段２０に出力してモニターに模様のついたレイアウト図の画像等を表示させる。その他の構成は従来と同様である。
【００３９】
模様データ生成手段３０の動作について図３のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳＴ１で、回路接続情報２６または論理回路図表示画像表示データをもとにネットの抽出を行う。ステップＳＴ２で、各ネットに対応するシミュレーション結果を抽出する。半導体集積回路チップの内部信号が変化しているときの動作時の故障検出を行う場合には、各ネットの信号周波数を論理シミュレーション結果から検出する（ステップＳＴ３）。予め対応づけがなされている信号周波数に応じた模様データを割り当てる（ステップＳＴ４）。そして、ステップＳＴ５で、指定された箇所のネットについて、表示データと模様データの結合を行い、ステップＳＴ６で結合されたデータを表示手段２０へ出力する。以上、内部信号が変化している場合について説明したが、内部信号が固定されているときには、その信号レベルに対応した模様およびまたは色彩、例えば明度の値を割り付けることにより同様に処理される。
【００４０】
なお、干渉縞と信号周波数との関係のデータを格納したファイルを準備しておいて、ＳＥＭ像と同じ干渉縞の模様をレイアウト図の画像に表示することも可能である。また、レイアウト図の画像に表示するのは、単色のものであってもよく、干渉縞との対応が明確になっていれば上記実施例と同様の効果を奏する。
【００４１】
実施例２．
次に、この発明の第２実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法について図４及び図５を用いて説明する。図４及び図５は第２実施例による電子ビームテストシステムを用いて故障解析を行う際のモニター画面を示す示す絵画図である。図４及び図５において、１２ｂはレイアウト図の画像、５０はレイアウト図の画像１２ｂに表示された信号レベルを示す記号、５３，５４はレイアウト図の画像に示された配線であり、その他図１と同一符号は図１の同一符号の部分に相当する部分である。
【００４２】
第２実施例による故障解析について、第１実施例の故障解析方法と異なる点についてのみ説明する。図１に示す故障解析方法では論理シミュレーション波形に基づく模様をレイアウト図の画面上に表示し、ＳＥＭ像の干渉縞や明度の違いと比較することによって、内部信号の動作の相違を特定して故障個所を検出している。図４及び図５に示す第２実施例による故障解析方法では、論理シミュレーション波形を、高電位を例えば記号「Ｈ」で表示し、低電位を例えば記号「Ｌ」で表示する。そして、論理シミュレーション結果に従って、時間の経過とともに記号の表示を書き換える。例えば、図５は図４から所定の時間が経過した後のモニター画面を示しているとすると、配線５３，５４の記号が変化していることが分かり、この配線５３，５４の信号は変化していることをオペレータに認識させることができる。そして、この変化の時間の間隔の違いで、周波数をオペレータに認識させることができる。従って、第１実施例の場合と同様に、実際の波形と論理シミュレーション波形の比較が、ＳＥＭ像１１とレイアウト図の画像１２ｂとを視覚的に比較することにより実現することができる。なお、この方法を実現するための電子ビームテストシステムの構成は、第１実施例における模様データ生成手段の部分を記号データの生成手段に代えて記号データを生成して第１実施例と同様に表示手段２０に出力すればよい。
【００４３】
実施例３．
次に、この発明の第３実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法について図６を用いて説明する。図６は、この発明の第３実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析を行う際のモニター画像の一例を示す絵画図である。図６において、１３ａは論理回路図の画像、５５は論理回路図の画像１３ａに表示された論理素子、５６は論理回路図の画像１３ａに表示された論理素子５５の出力、５７は論理回路図の画像１３ａに表示された論理素子５５の入力である。
【００４４】
次に、故障解析の方法について、第１実施例の故障解析方法と異なる点についてのみ説明する。図１に示す故障解析方法では論理シミュレーション波形に基づく模様および／または色彩をレイアウト図の画面上に表示し、ＳＥＭ像の干渉縞や明度の違いと比較することによって、内部信号の動作の相違を特定して故障個所を検出している。図６に示す故障解析方法では、故障の検出を論理シミュレーション結果が組み込まれた論理回路図の表示画面をＳＥＭ像１１と比較することによって実現している。この場合、論理シミュレーション波形を、ＳＥＭ像１１で観測するような干渉縞や明度の違いに応じた模様や色彩として、論理回路図の画像の配線５６，５７に表示し、信号の状態を視覚的に比較できるようにする。この第３実施例の故障解析方法によれば、実際の波形と論理シミュレーション波形の比較が、ＳＥＭ像１１と論理回路図の画像１３ａとを比較することにより実現することができる。なお、この方法を実現するための電子ビームテストシステムの構成は、第１実施例における模様データ生成手段において生成した模様データを論理回路図の表示データと組み合わせて第１実施例と同様に表示手段２０に出力すればよい。
【００４５】
実施例４．
次に、この発明の第４実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法について図７を用いて説明する。図７は、この発明の第４実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析を行う際のモニター画像の一例を示す絵画図である。
【００４６】
図７において、１３ｂは論理回路図の画像、６５は論理回路図の画像１３ｂに表示された論理素子、６６は論理回路図の画像１３ｂに表示された論理素子６５の出力、６７は論理回路図の画像１３ｂに表示された論理素子６５の入力である。
【００４７】
次に、故障解析の方法について、第３実施例の故障解析方法と異なる点についてのみ説明する。図３に示す故障解析方法では論理シミュレーション波形に基づく模様を論理回路図の画面１３ａ上に表示し、ＳＥＭ像１１の干渉縞や明度の違いと比較することによって、内部信号の動作の相違を特定して故障個所を検出している。図３に示す故障解析方法では、故障の検出を論理シミュレーション結果が組み込まれた論理回路図の表示画面とＳＥＭ像１１を比較することによって実現している。この場合、論理シミュレーション波形を、ＳＥＭ像１１で観測するような干渉縞や明度の違いに応じた記号、例えば第２実施例と同様に高電位を示す記号「Ｈ」や低電位を示す記号「Ｌ」として、論理回路図の画像の配線６６，６７に表示し、信号の状態を視覚的に比較できるようにする。この第４実施例の故障解析方法によれば、実際の波形と論理シミュレーション波形の比較が、ＳＥＭ像１１と論理回路図の画像１３ａとを比較することにより実現することができる。なお、この方法を実現するための電子ビームテストシステムの構成は、第１実施例における模様データ生成手段の部分を記号データの生成手段に代えて記号データを生成して論理回路図の表示データと組み合わせて第１実施例と同様に表示手段２０に出力すればよい。
【００４８】
実施例５．
次に、この発明の第５実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法について図８を用いて説明する。図８は、この発明の第５実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析を行う際のモニター画像の一例を示す絵画図である。図８において、１１ａは画面９Ａに表示された被測定半導体集積回路チップのＳＥＭ像、１２ｃは画面９Ａに表示された被測定半導体集積回路チップのマスクデータに基づくレイアウト図の画像、４１，４２はＳＥＭ像１１ａ内の配線、７１，７２はレイアウト図の画像１２ｃ内の配線であり、その他図１と同一符号のものは図１の同一符号の部分に相当する部分である。
【００４９】
次に、故障解析方法の動作について、第１実施例の故障解析方法と異なる点についてのみ説明する。図１に示す故障解析方法では、テスターからテストパターンを入力し続けて内部信号が変化している状態で、ＳＥＭ像１１には干渉縞及びあるいは明度の違いが表示され模様が付与されたレイアウト図の画像との比較が行われる。これに対して図８に示す故障解析方法では、テストパターンを、ある任意の周期で停止させた状態で比較を行うため、ＳＥＭ像１１ａには干渉縞は発生せず明度だけが観られる。そこで、それに対応するレイアウト図の画像１２ｃ上にも信号レベルに対応した色彩を施す。例えば、ＳＥＭ像１１ａの配線４１は、信号のレベルが高く明度の値が小さくなっているのに対して、レイアウト図の画像１２ｃの配線７１の色彩は明るく信号のレベルが低いことを示しており、配線４１の信号がシミュレーション結果と異なっていることが視覚的に認識できる。レイアウト図の画像上には、停止させたテスト周期での論理シミュレーション結果における電圧レベルを、ＳＥＭ像１１ａと同じように明度の違いで表示させることにより、ＳＥＭ像１１ａとレイアウト図の画像１２ｃとを視覚的に比較することができる。この実施例の故障解析方法では、実際の波形と論理シミュレーション波形の比較を、ＳＥＭ像１１ａとレイアウト図の画像１２ｃとを視覚的に比較することにより実現することができ、故障個所の特定が容易になる。テストパターンの任意の時刻の動作を測定するためには、その時刻までのテストパターンは従来と同様の構成として、その後テストパターンのその時刻の信号の波形を保持するような書き換えられたテストパターンを図１２に示したテスター９から入力すればよい。レイアウト図の画像上に模様およびまたは色彩を施すための構成は、第１実施例と同様に構成できる。
【００５０】
実施例６．
次に、この発明の第６実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法について図９を用いて説明する。図９は第６実施例による電子ビームテストシステムを用いて故障解析を行う際のモニター画面を示す絵画図である。図９において、１２ｄはレイアウト図の画像、７０はレイアウト図の画像１２ｄに表示された信号レベルを示す記号、７１，７２はレイアウト図の画像に示された配線であり、その他図８と同一符号は図８の同一符号の部分に相当する部分である。
【００５１】
第６実施例による故障解析方法について、第５実施例の故障解析方法と異なる点についてのみ説明する。図８に示す故障解析方法では論理シミュレーション波形に基づく色彩をレイアウト図の画面上に表示し、ＳＥＭ像の明度の違いと比較することによって、内部信号のレベルの相違を特定して故障個所を検出している。図９に示す第６実施例による故障解析方法では、論理シミュレーション波形を、高電位を例えば記号「Ｈ」で表示し、低電位を例えば記号「Ｌ」で表示する。例えば、レイアウト図の画像１２ｄの配線７１は信号レベルがローレベルであることが記号によって認識できる。一方、ＳＥＭ像１１ａの配線４１は明度の値が小さく信号レベルが高いことがわかり、論理シミュレーション結果と電子ビームテストシステムによる測定結果とが相違していることが分かる。第５実施例の場合と同様に、実際の波形と論理シミュレーション波形の比較が、ＳＥＭ像１１ａとレイアウト図の画像１２ｄとを視覚的に比較することにより実現することができる。なお、記号データをレイアウト図の画像上に付与するための構成は、第２実施例と同様に構成できる。
【００５２】
実施例７．
次に、この発明の第７実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法について図１０を用いて説明する。図１０は、この発明の第７実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析を行う際のモニター画像の一例を示す絵画図である。図１０において、１３ｃは論理回路図の画像、８５は論理回路図の画像１３ｃに表示された論理素子、８６は論理回路図の画像１３ｃに表示された論理素子８５の出力、８７は論理回路図の画像１３ｃに表示された論理素子８５の入力である。
【００５３】
次に、故障解析の方法について、第１実施例の故障解析方法と異なる点についてのみ説明する。図８に示す故障解析方法では論理シミュレーション波形に基づく明度をレイアウト図の画面１２ｃ上に表示し、ＳＥＭ像１１ａの明度の違いと比較することによって、内部信号の動作の相違を特定して故障個所を検出している。図１０に示す故障解析方法では、故障の検出を論理シミュレーション結果が組み込まれた論理回路図の画像１３ｃをＳＥＭ像１１と比較することによって実現している。この場合、論理シミュレーション波形の電圧レベルを、ＳＥＭ像１１ａで観測されるような明度の違いに対応するような明度として、論理回路図の画像１３ｃの配線８６，８７に表示し、信号の状態を視覚的に比較できるようにする。例えば、論理素子８５の出力８６が論理シミュレーションではローレベルであるため明度の値が大きいのに比べてＳＥＭ像１１ａでは配線４１の明度の値が小さくてハイレベルになっており、内部信号に違いが生じていることを認識できる。この第３実施例の故障解析方法によれば、実際の波形と論理シミュレーション波形の比較が、ＳＥＭ像１１ａと論理回路図の画像１３ｃとを視覚的に比較することにより実現することができる。なお、論理回路図上に模様およびまたは色彩を付与するための電子ビームテストシステムの構成は、第３実施例と同様に構成できる。
【００５４】
実施例８．
次に、この発明の第８実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法について図１１を用いて説明する。図１１は、この発明の第８実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析を行う際のモニター画像の一例を示す絵画図である。図１１において、１３ｄは論理回路図の画像、９５は論理回路図の画像１３ｄに表示された論理素子、９６は論理回路図の画像１３ｄに表示された論理素子９５の出力、９７は論理回路図の画像１３ｄに表示された論理素子９５の入力である。
【００５５】
次に、故障解析の方法について、第７実施例の故障解析方法と異なる点についてのみ説明する。図１０に示す故障解析方法では論理シミュレーション波形に基づく明度を論理回路図の画面１３ｃ上に表示し、ＳＥＭ像１１ａの明度の違いと比較することによって、テストパターンの任意の周期における内部信号のレベルの相違を特定して故障個所を検出している。図１１に示す故障解析方法では、故障の検出を論理シミュレーション結果が記号で組み込まれた論理回路図の画像１３ｄ上をＳＥＭ像１１と比較することによって実現している。この場合、論理シミュレーション波形を、ＳＥＭ像１１ａで観測するような明度の違いに応じた記号、例えば高電位を示す記号「Ｈ」や低電位を示す記号「Ｌ」として、論理回路図の画像の配線９６，９７に表示し、信号の状態を視覚的に比較できるようにする。この第８実施例の故障解析方法によれば、実際の波形と論理シミュレーション波形の比較が、ＳＥＭ像１１ａと論理回路図の画像１３ｄとを比較することにより実現することができる。なお、論理回路図上に記号を付与するための電子ビームテストシステムの構成は、第４実施例と同様に構成できる。
【００５６】
なお、上記各実施例では、設計データとして論理シミュレーション結果、回路接続情報及びマスクデータを用いて説明したが、他の設計データを用いても良く上記実施例と同様の効果を奏する。
【００５７】
また、ＳＥＭ像と比較するための設計図の画像としてレイアウト図や論理回路図を用いたが、例えば、回路図など他の種類の設計図を用いても良く上記実施例と同様の効果を奏する。
【００５８】
また、上記第２、第４、第６及び第８実施例では、表示する記号として文字を用いたが、○や×等他の記号を用いても良く上記実施例と同様の効果を奏する。
【００５９】
実施例９．
次に、この発明の第９実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法について図１６を用いて説明する。図１６は、この発明の第９実施例による故障解析を実施しているときの電子ビームテストシステムのモニターの画面を示す絵画図である。図１６において、１００はテストパターンが印加された被測定半導体集積回路チップを観測した際に画面９Ａに表示されたＳＥＭ像、１０１は被測定半導体集積回路チップのマスクデータに基づき画面９Ａに表示されたレイアウト図の画像、１１１〜１１３はＳＥＭ像１００内の配線、１１４〜１１６はレイアウト図の画像１０１内の配線である。観測位置の情報を基にＳＥＭ像１００としてモニター画面９Ａに表示されている観測中の箇所に対応するレイアウト図の画像１０１は、マスクデータあるいはレイアウトデータから得られる。
【００６０】
第９実施例による故障解析について、第１実施例と異なる点についてのみ説明する。図１に示す故障解析方法では、論理シミュレーション波形に基づく模様をレイアウト図の画像上に表示し、ＳＥＭ像の干渉縞や明度の違いと比較することによって、内部信号の動作の相違を特定して故障個所を検出している。図１６に示す第９実施例による故障解析方法では、論理シミュレーション波形に基づいて、レイアウト図の画像１０１上の、高電位になっている配線１１６に例えば「５」等の配線の電圧を表す数字を付与し、低電位になっている配線に例えば「０」等の配線の電圧を表す数字を付与する。また、論理シミュレーションの結果、０Ｖと５Ｖの間で振幅している配線１１４，１１５には５／０という２つの数字を付与する。ＳＥＭ像１００とレイアウト図の画像１０１とを見比べて、例えば配線１１６に付された数字とＳＥＭ像１００の配線１１３とを対比することによって、論理シミュレーション結果に基づくＳＥＭ像１００の違いが分かり、検出を短時間で行うことができる。なお、この方法を実現するための電子ビームテストシステムの構成は、第２実施例と同様の構成で記号として論理シミュレーション結果から電圧に関するデータを抽出して表示すればよい。時間の経過とともに被測定半導体集積回路チップに入力されるテストパターンの変化に応じて論理シミュレーションの結果に従って表示が書き換えられる。
【００６１】
ＳＥＭ像１００とレイアウト図の画像１０１とを視覚的に比較するため、ＳＥＭ像と信号波形とを比較するのに比べて比較対象を特定しやすくなり、時間が省け故障解析を効率的に行える。
【００６２】
なお、レイアウト図の画像１０１上には模様や色彩を表示する必要が無くなるため、模様や色彩は他の情報をオペレータに与えるために用いることができる。
【００６３】
実施例１０．
次に、この発明の第１０実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析法について図１７を用いて説明する。図１７は、この発明の第１０実施例による電子ビームテストシステムを用いて故障解析を行う際のモニター画面を示す絵画図である。図１７において、１０２はＳＥＭ像１００に対応する論理回路図の画像、１１７，１１８は論理回路図の画像１０２内の配線、１１９は論理回路図の画像１０２内のセル（または論理素子）であり、その他図１６と同一符号の部分は図１６の同一符号部分に相当する部分である。ＳＥＭ像１００としてモニター画面９Ａに表示されている観測中の箇所に対応する論理回路図の画像１０２は、観測位置の情報を基に回路接続情報から得られる。
【００６４】
第１０実施例による故障解析について、第１実施例の故障解析方法と異なる点についてのみ説明する。図１に示す故障解析方法では論理シミュレーション波形に基づく模様をレイアウト図の画像上に表示し、ＳＥＭ像の干渉縞や明度の違いと比較することによって内部信号の動作の相違を特定して故障箇所を検出している。それに対して、第１０実施例による故障解析では、論理回路図の画像１０２上の、高電位になっている配線に例えば「５」等の配線の電圧を表す数字を付与し、低電位になっている配線に例えば「０」等の配線の電圧を表す数字を付与する。また、論理シミュレーションの結果、０Ｖと５Ｖの間で振幅している配線１１７，１１８には５／０という２つの数字を付与する。例えば、ＳＥＭ像１００の配線の干渉縞と論理回路図の画像１０２の配線１１７，１１８の数字とを見比べて配線に付された数字とＳＥＭ像１００との違いを見つけることによって、論理シミュレーション結果に基づいてＳＥＭ像１００との比較から故障を検出することができる。配線の電圧が違っている箇所が特定できれば、それを出力しているセルをＳＥＭのモニター画面９Ａ上ですぐに認識できる。例えば、配線１１２に配線１１８が対応し、配線１１３に配線１１７が対応しているとすると、セル１１９の出力が論理シミュレーション結果と一致せず、セル１１９の動作が正しくないことを認識できる。なお、この方法を実現するための電子ビームテストシステムの構成は、第２実施例における記号データを生成する手段において生成した記号データを論理回路図の表示データと組み合わせて表示すればよい。
【００６５】
図１７に示す第１０実施例による故障解析方法では、ＳＥＭ像に対応するレイアウト画像を干渉縞や明度の違いによって比較するのではなく、論理回路図の画像１０２に電圧値を表示することで、回路の論理動作を追いやすくすることにより故障箇所を検出するための手がかりとするため、故障しているセル（論理素子）の検出が容易になる。
【００６６】
実施例１１．
次に、この発明の第１１実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法について図１８及び図２１を用いて説明する。図１８はこの発明の第１１実施例による電子ビームテストシステムを用いて故障解析を行う際のモニター画面とそれに使用するライブラリについて示す絵画図である。図１８において、１０３はＳＥＭ像、１０４はＳＥＭ像１０３に対応する論理回路図の画像、１２０〜１２２はＳＥＭ像１０３内の配線、１２３〜１２５は論理回路図の画像１０４内の配線、１２６は論理回路図の画像１０４に表示されたセル（論理素子）である。
【００６７】
第１１実施例による故障解析について、第１実施例の故障解析方法と異なる点についてのみ説明する。第１実施例による故障解析方法で表示されるＳＥＭ像は、例えば、内部信号が実際の動作と同じように変化するようなテストパターンを与えたときの像であり、被測定半導体集積回路チップに与えられるテストパターンの各入力信号の周波数は、例えば、チップが実際に使用される時の周波数である。しかし、第１１実施例による故障解析方法で被測定半導体チップに与えられるテストパターンは、実際に動作する時にチップに与えられる周波数に比べて非常に低い周波数を持っており、また、信号値の変化も緩やかに行われる。つまり、オペレータが信号の変化を認識できる程度の周波数、例えば数分の一Ｈｚ〜数百分の一Ｈｚ等であり、その信号の立ち上がり時間と立ち下がり時間は、実際の動作時にチップに与えられる信号の立ち上がり時間及び立ち下がり時間に、実際の動作時に入力される信号の周波数を掛け、第１１実施例で用いられる周波数で割った程度の非常に長い時間を用いる。そのような、低い周波数を与えることによって、オペレータは、ＳＥＭ像１０３において信号の変化を、コントラストの移り変わりから知ることができる。
【００６８】
モニター画面９Ａには、遅延時間が付与された論理回路図の画像１０４がＳＥＭ像１０３と同時に表示されている。例えば、ＳＥＭ像１０３の配線１２０に論理回路図の画像１０４の配線１２３が対応し、配線１２１に配線１２４が対応し、配線１２２に配線１２５が対応するものとする。実際の動作周波数と同程度の周波数を有するテストパターンを入力した場合には、配線１２５の電位が変化してから配線１２４の電位が変化するまで０．１２ｎＳを要し、配線１２４の電位が変化してから配線１２３の電位が変化するまで、０．４５６ｎＳを要することが、論理回路図の画像１０４を見れば分かる。このことから、ＳＥＭ像１０３に表示される配線１２０〜１２２の電位は、配線１２２、配線１２１、配線１２０の順に移り変わることが予想できる。また、配線１２２に続いて配線１２１の電位が決定するよりも、配線１２１の電位が決定してから配線１２０の電位が決定するまでの時間が長く掛かることが予想できる。この予想と、実際のＳＥＭ像１０３に表示されるコントラストの変化とが一致しない場合には、不具合が発生していることが検出できる。
【００６９】
このように、図１８に示す故障解析方法では論理シミュレーション波形に基づく波形を元にあらかじめ準備しておいた遅延ライブラリを使用し、ＳＥＭ像１０３に対応する各セルに遅延時間を論理回路図の画像１０２上に表示することによりＳＥＭ像における故障箇所を検出するための手がかりとすることができる。そのため、オペレータは、故障検出に要する時間を短縮することができるとともに故障検出の確度を高めることができる。
【００７０】
図２１は、第１１実施例による故障解析方法を実現するための装置の構成を示すブロック図である。図２１において、１３０はセル（論理素子）の遅延情報を記述した遅延ライブラリ、１３１は表示手段２０のモニターに論理シミュレーション結果２５に応じた遅延時間等の遅延データを表示するために表示データを生成する遅延データ表示画像表示データ生成手段、３０Ａは表示手段２０のモニターに観測されている近傍のマスクデータ表示画像を表示するとともにそのマスクデータの画像に付与するための遅延時間等を示す記号データを生成する記号データ生成手段であり、その他図２と同一符号のものは図２の同一符号部分に相当する部分である。
【００７１】
遅延データ表示画像表示データ生成手段１３１は、論理シミュレーション結果２５を論理シミュレーション結果の波形表示データ生成手段２８および記号データ生成手段３０Ａを通して取り込み、回路接続情報２６に従って論理回路図表示画像表示データ生成手段２９が表示する論理回路図の画像に付与する、信号遅延を表すための遅延データを生成する。
【００７２】
実施例１２．
次に、この発明の第１２実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法について図１９を用いて説明する。図１９は第１２実施例による電子ビームテストシステムを用いて故障解析を行う際のモニター画面とそれに使用するライブラリについて示す絵画図である。図１９において、１０５Ａは遅延ライブラリを用いて得られた結果を示す模様または色彩を付したレイアウト図の画像、１２７〜１２９はレイアウト図の画像内の配線であり、その他図１８と同一符号の部分は図１８の同一符号部分に相当する部分である。
【００７３】
第１２実施例による故障解析について、第１１の実施例の故障解析方法と異なる点についてのみ説明する。図１９に示す故障解析方法では論理シミュレーション波形に基づく波形を元にあらかじめ準備しておいた遅延ライブラリ１３０を使用し、第１１実施例における記号データ生成手段３０Ａに代えて図２に示したような模様データ生成手段３０において生成した模様データを組み合わせて表示することにより、同時にモニター９Ａに表示されているレイアウト図の画像１０５ＡとＳＥＭ像１０３とにおいて信号遅延の相違がないかどうかを直接視覚的に比較して故障箇所を検出するものである。例えば、配線１２０〜１２２は、図１８に示した配線１２３〜１２５に対応するものとする。また、配線１２７〜１２９は、図１８に示した配線１２３〜１２５に対応するものとする。配線１２７〜１２９の順に電位が変化する。そのため、実際のＳＥＭ像１０３においても、配線１２１が中間色になる。電位の低い配線１２９と電位の高い配線１２７の間の配線１２８は、中間の電位を示す期間が存在する。その時は、配線１２１と同じような灰色を付与するなど、他の配線１２７，１２８と異なる電位であることを示す模様または色彩を施す。信号の遅延時間を考慮しつつ、ＳＥＭ像１０３が論理シミュレーション結果と同じようになっているか否かをみることで視覚的に故障を検出でき、故障検出に要する時間を短縮することができるとともに故障検出の確度を高めることができる。
【００７４】
実施例１３．
次に、この発明の第１３実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法について図２０を用いて説明する。図２０は第１３実施例による電子ビームテストシステムを用いて故障解析を行う際のモニター画面について示す絵画図である。図２０において、１０６Ａは遅延ライブラリを用いて得られた遅延データを示す記号を付した論理回路図の画像、１２３〜１２５は論理回路図の画像内の配線であり、その他図１８と同一符号の部分は図１８の同一符号部分に相当する部分である。
【００７５】
第１３実施例による故障解析について、第１１実施例の故障解析方法と異なる点についてのみ説明する。図２０に示す故障解析方法ではあらかじめ準備しておいた遅延ライブラリを使用し、ＳＥＭ像１０３に対応する論理回路図を表示しある程度の範囲のブロックパスに対してその遅延時間を表示することにより、同時にモニター９Ａに表示されているレイアウト図の画像１０６ＡとＳＥＭ像１０３とにおいて信号の遅延の仕方が相違していないかどうかを比較して故障箇所を検出するものである。例えば、オペレータが、論理回路図の画像１０６Ａにおいて、配線１２５と配線１２３を指示すると、電子ビームテストシステムは、ピンＡからピンＹまで（配線１２５から配線１２３まで）の遅延時間を計算し、論理回路図の画像１０６Ａに表示する。オペレータは、その遅延時間を考慮してＳＥＭ像１０３を観察することができ、比較対象が短時間で明確に特定されるため故障検出に要する時間を短縮するとともに、故障検出の確度を高めることができる。
【００７６】
実施例１４．
次に、この発明の第１４実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法について図２２を用いて説明する。図２２はこの発明の第１４実施例による電子ビームテストシステムを用いて故障解析を行う際のモニター画面とそれに使用するライブラリについて示す絵画図である。図２２において、１０７はＳＥＭ像に対応する論理回路図の画像であり、その他図１７と同一符号のものは図１７の同一符号部分に相当する部分である。図２２に示した論路回路図の画像上には、各セル（論理素子）のセル名及び端子名（構成要素の名称）が表示されている。例えば、Ａ〜Ｄ，Ｙ，Ｑ等はセルの端子名であり、Ｖ０１Ｓ，Ｎ０３Ｓ，ＦＥＧＳ等がセル名である。
【００７７】
第１４実施例による故障解析について、第１実施例の故障解析方法と異なる点についてのみ説明する。第１実施例では、論理回路図の画像１３を併せて表示しているが、図２２に示す故障解析方法では、セルの故障箇所を検出するためのてがかりとするため、ＳＥＭ像に対応するある程度の範囲の論理回路図を表示し少なくとも各セルの名称または端子名のいずれか一方を表示したものである。また、一つのセルではなく複数のセルを一組として名称が付されていればその名称でもよい。また、ＳＥＭ像で観測されている部分が、セルの一部であって、セルを構成する部分的な回路、例えばＡＮＤゲート等の論理ゲートやフリップフロップ回路等の名称があればその名称を表示してもよい。
【００７８】
なお、図２３に示すように、論理回路図の画像上にセルまたは端子の名称のいずれかを付するとともにレイアウト図の画像１０８上に端子名を表示してもよい。
【００７９】
実施例１５．
次に、この発明の第１５実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法について図２４を用いて説明する。図２４はこの発明の第１５実施例による電子ビームテストシステムを用いて故障解析を行う際のモニター画面を示す絵画図である。図２４において、１０９はＳＥＭ像１００に対応する論理回路図の画像、１３９は論理回路図の画像１０９内に示しされたセル（論理素子）であり、その他図１７と同一符号の部分は図１７の同一符号部分に相当する部分である。論理回路図の画像１０９に示されたセル１３９等を示すブロック内には、各セルのマスクデータがそれぞれ表示される。
【００８０】
第１５実施例による故障解析について、第１実施例の故障解析方法と異なる点についてのみ説明する。第１実施例の故障解析方法では、論理回路図のみをモニター画面９Ａに表示したが、図１２に示す故障解析方法では、ＳＥＭ像に対応するある程度の範囲の論理回路図の画像に各セルのマスクデータを組み合わせて表示することにより、論理回路図とＳＥＭ像との対応付けを容易にして、セルの故障箇所を検出するためのてがかりとする。マスクデータとＳＥＭ像との対応は分かり易く、そのマスクデータが各セルに付されていることから、ＳＥＭ像から比較対象とする論理回路図のセル等を短時間で従来より確実に特定でき、故障検出時間を短縮できるとともに故障検出の確度を向上することができる。
【００８１】
実施例１６．
次に、この発明の第１６実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法について図２５及び図２６を用いて説明する。図２５はこの発明の第１６実施例による電子ビームテストシステムを用いて故障解析を行う際のモニター画面を示す絵画図である。図２５において、１４はＳＥＭ像１００に対応する回路シミュレーションの結果を示す信号波形、１１０ＡはＳＥＭ像１００に対応するレイアウト図の画像であり、その他図１６と同一符号のものは図１６の同一符号部分に相当する部分である。図２６において、１３２は回路シミュレーション結果、１３３は回路シミュレーション結果１３２に基づいてＳＥＭ像１００に対応する配線（セルの端子）の波形表示データを生成する回路シミュレーション結果の波形表示データ生成手段であり、その他図２と同一符号のものは図２の同一符号部分に相当する部分である。
【００８２】
レイアウト図の画像１１０Ａは、レイアウトデータあるいはマスクデータ２４から観測しているＳＥＭ像１００に対応する部分を抽出して表示するとともに、回路シミュレーション結果１３２に基づいて模様または色彩が付加されたものである。
【００８３】
第１６実施例による故障解析について、第１実施例の故障解析方法と異なる点についてのみ説明する。第１実施例による故障解析方法では、ＳＥＭ像に対応するある程度の範囲の論理回路図の領域で論理シミュレーション結果に基づいて周波数を特定し、その周波数に応じてレイアウト図の画像上に模様や色彩を施した。それに対して、図２５に示す故障解析方法では、ＳＥＭ像１００に対応するある程度の範囲の論理回路図の領域で回路シミュレーション結果に基づいた実際の波形を用いてレイアウト図の画像に模様または色彩を施す。回路シミュレーション結果に応じて色彩や模様を付与するため、回路シミュレーション結果とＳＥＭ像に示される被測定半導体集積回路チップの動作とを比較することができる。第１６実施例による回路シミュレーション結果を使って行われる電子ビームテストシステムを用いる故障解析方法では、論理シミュレーション結果を用いるよりも現実に近いデータを用いて視覚的に故障箇所の検出をすることができる。
【００８４】
実施例１７．
次に、この発明の第１７実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法について図２７および図２９を用いて説明する。図２７はこの発明の第１７実施例による電子ビームテストシステムを用いて故障解析を行う際のモニター画面を示す絵画図である。図２７において、１４はＳＥＭ像１０３に対応する回路シミュレーションの結果を示す信号波形、１０６ＢはＳＥＭ像１０３に対応する論理回路図の画像であり、その他図１８と同一符号のものは図１８の同一符号部分に相当する部分である。
【００８５】
図２９は、この発明の第１７実施例による故障解析方法を実現するための装置の構成を示すブロック図である。図２９において、１３０は遅延ライブラリ、１３４は遅延ライブラリ１３０に記述されているセルの遅延情報を用いて回路シミュレーション結果１３２に基づいて各セルの出力の遅延時間を計算する計算手段、１３３Ａは計算手段１３４が計算した遅延時間を用いて回路シミュレーション結果に対応する波形と所定のセルの入力端子からそのセルの後段のセルの出力端子までの信号の遅延時間とを表示するためのデータを生成する回路シミュレーション結果の波形表示データ生成手段であり、その他図２と同一符号のものは図２の同一符号部分に相当する部分である。
【００８６】
第１７実施例による故障解析について、第１実施例の故障解析方法と異なる点についてのみ説明する。図１８に示す第１１実施例による故障解析方法では論理シミュレーション波形に基づく波形を元にあらかじめ準備しておいた遅延ライブラリ１３０を使用し、ＳＥＭ像１０３に対応する論理回路図の各セルに遅延時間を表示することにより、ＳＥＭ像１０３の明度の違いを遅延データを考慮して観測することで故障箇所を検出するための手がかりとする。それに対して、この実施例による図２７に示す故障解析方法では、あらかじめ準備しておいた遅延ライブラリ１３０を使用し、回路シミュレーション結果の波形に基づいた情報からある程度の範囲にある複数の論理素子を通過する信号の遅延時間を規格化した計算式を用いて計算して論理回路図の画像１０６Ｂ上に表示することにより比較し故障箇所を検出するてがかりとする。回路シミュレーション結果１３２に基づいて遅延時間を計算しているため、遅延ライブラリを用いるより実際に近い遅延時間に基づいて故障個所の検出を行うことができる。
【００８７】
実施例１８．
次に、この発明の第１８実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法について図２８を用いて説明する。図２８は第１８実施例による電子ビームテストシステムを用いて故障解析を行う際のモニター画面を示す絵画図である。図２８において、１０５ＢはＳＥＭ像１０３に対応するレイアウト図の画像でありその他図２７と同一符号のものは図２７の同一符号部分に相当する部分である。ＳＥＭ像１０３に対応するレイアウト図の画像１０５Ｂには、回路シミュレーション結果に基づいて、その配線の電位に応じた模様あるいは色彩が付される。
【００８８】
第１８実施例による故障解析について、第１７実施例の故障解析方法と異なる点についてのみ説明する。第１７実施例による故障解析方法では、論理シミュレーション結果に基づいて配線の電位を予測したが、図２８に示す故障解析方法ではあらかじめ準備しておいた遅延ライブラリを使用し、論理シミュレーション波形に基づいた情報を元にその遅延時間を計算してその結果に対応する模様または色彩が付加された各セルのマスクデータを表示することによって視覚的に故障箇所の検出をするものである。
【００８９】
実施例１９．
次に、この発明の第１９実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法について図３０および図３２を用いて説明する。図３０はこの発明の第１９実施例による電子ビームテストシステムを用いて故障解析を行う際のモニター画面について示す絵画図である。図３０において、１４０はＳＥＭ像１１０の近傍の論理回路の構成を示す回路図の画像、１４１は回路図の画像１４０内の故障を起こしていると仮定したＮＡＮＤゲート、１５０は故障シミュレーションの結果が付与された論理回路図の画像であり、その他図１７と同一符号のものは図１７との同一符号の部分に相当する部分である。
【００９０】
図３２は第１９実施例による故障解析方法を実現するための装置の構成を示すブロック図である。図３２において、１３４は回路接続情報２６に基づいてモニターに表示された回路図上で指示されたゲートが単一縮退故障をしたと仮定して故障シミュレーションを実行するための故障シミュレーション実行手段、１３５は故障シミュレーション実行手段１３４が実行した故障シミュレーションの結果に応じて決定される配線の電位をモニターに表示するため故障シミュレーション結果の波形表示データを生成する故障シミュレーション結果の波形表示データ生成手段であり、その他図２９と同一符号の部分は図２９の同一符号部分に相当する部分である。
【００９１】
モニター画面９Ａ上に表示された回路図の画像１４０の中のいずれかのゲートを、単一縮退故障が発生しているゲートとして指定する。すると、表示手段２０が指定されたゲートを故障シミュレーション実行手段１３４に伝え、故障シミュレーション実行手段１３４で故障シミュレーションが実行される。故障シミュレーション実行手段１３４は、故障シミュレーションの実行結果を記号データ生成手段３０Ａに出力する。記号データ生成手段３０Ａは、その故障が起きている場合の故障シミュレーション結果が「Ｈ」や「Ｌ」等の文字の形で論理回路図の画像１５０上に表示するようにデータを生成する。
【００９２】
第１９実施例による故障解析について、第４実施例の故障解析方法と異なる点についてのみ説明する。第４実施例では、論理シミュレーション結果に基づいて、配線の電位の高低を文字を用いて表示した。図１６に示す故障解析方法では、単一縮退故障を想定した故障シミュレーションを実施して論理回路図の画像上に「Ｈ／Ｌ」や「５／０」等の記号や文字を表示することにより、ＳＥＭ像１００と論理回路図の画像１５０とを比較し、それらが一致しているか否かによって故障箇所を検出する。つまり、故障シミュレーションの結果と、ＳＥＭ像１００とが一致するか否かを比較することによって故障個所を特定する。なお、この時被測定半導体集積回路チップに与えられるテストパターンは、内部信号が時間的に変化するような波形であっても、内部信号が一定の値に固定されるような波形であってもよい。
【００９３】
実施例２０．
次に、この発明の第２０実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法について図３１を用いて説明する。図３１はこの発明の第２０実施例による電子ビームテストシステムを用いて故障解析を行う際のモニター画面について示す絵画図である。図３１において、１１０Ｂは故障シミュレーション結果に基づいた模様あるいは色彩が付されたレイアウト図の画像であり、その他の図３０と同一符号の部分は図３０と同一符号部分に相当する部分である。
【００９４】
第２０実施例による故障解析について、第１９実施例の故障解析方法と異なる点についてのみ説明する。図３０に示す故障解析方法では、故障シミュレーション波形に基づいた情報を論理回路図の画像に文字や記号を用いて示したが、図３１ではレイアウト図の画像１１０Ｂ上に模様や色彩を付加する点が異なっている。レイアウト図の画像１１０ＢとＳＥＭ像１００とを視覚的に比較し、一致した場合には回路図上で指定したゲートが単一縮退故障を起こしているとして故障箇所を特定できる。
【００９５】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明の電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法によれば、所定のシミュレーション結果に基づいて与えられる内部信号の状態を表す記号を前記設計図の画像上に表示するので、設計図の画像の記号と観測された像の干渉縞等とを視覚的に比較して内部信号の相違する箇所を検出することができ、観測された像から信号波形を生成して所定のシミュレーション結果を示す波形と比較しなくてもよく、故障個所検出に要する時間を短縮して故障解析の効率化が図れるという効果がある。
【００９７】
請求項２記載の発明の電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法によれば、観測中に半導体集積回路チップの内部信号が時間的に変化しないような所定のテストパターンを半導体集積回路チップに与えることにより、観測された像には干渉縞は発生せず明度の違いによって被測定半導体集積回路チップの信号レベルを識別することができ、設計図の画像上に所定のシミュレーション結果に基づいて与えられる内部信号の電圧レベルを示す色彩及び模様のうちの少なくとも一方と観測された像との違いを視覚的に比較でき、観測された像から信号波形を生成して所定のシミュレーション結果を示す波形と比較しなくてもよく、故障個所検出に要する時間を短縮して故障解析の効率化が図れるという効果がある。
【００９８】
請求項３記載の発明の電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法によれば、観測中に半導体集積回路チップの内部信号が時間的に変化しないような所定のテストパターンを半導体集積回路チップに与えるとともに、観測される像には干渉縞は発生せず明度の違いによって被測定半導体集積回路チップの信号レベルを識別することができ、設計図の画像上に表示された所定のシミュレーション結果によって与えられる内部信号の電圧レベルを示す記号と観測された像との違いを視覚的に比較でき、観測された像から信号波形を生成して所定のシミュレーション結果を示す波形と比較しなくてもよく、故障個所検出に要する時間を短縮して故障解析の効率化が図れるという効果がある。
【００９９】
請求項４記載の発明の電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法によれば、設計図の画像に論理シミュレーション結果によって与えられる内部信号の周波数や電圧レベルに対応する模様や色彩または記号が示され、論理シミュレーション結果と観測された像との比較を視覚的に行えるので、観測された像と論理シミュレーション結果との不一致を視覚的に検知でき故障解析が容易になるという効果がある。
【０１００】
請求項５記載の発明の電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法によれば、設計図の画像に回路シミュレーション結果によって与えられる内部信号の周波数や電圧レベルに対応する模様や色彩または記号が示され、回路シミュレーション結果と観測された像との比較を視覚的に行えるので、観測された像と回路シミュレーション結果との不一致を視覚的に検知でき故障解析が容易になるという効果がある。
【０１０１】
請求項６記載の発明の電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法によれば、設計図の画像に故障シミュレーション結果によって与えられる内部信号の周波数や電圧レベルに対応する模様や色彩または記号が示され、故障シミュレーション結果と観測された像との比較を視覚的に行えるので、観測された像と故障シミュレーション結果との不一致を視覚的に検知でき故障解析が容易になるという効果がある。
【０１０２】
請求項７記載の発明の電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法によれば、所定の２つの配線間での内部信号の遅延時間を設計図の画像上に表示させるように構成されているので、内部信号の電圧レベルの移り変わりの異常を視覚的に認識して故障解析を行うための情報を容易に得ることができるという効果がある。
【０１０３】
請求項８記載の発明の電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法によれば、遅延ライブラリのデータを基に回路シミュレーション結果を用いて計算された遅延時間を用いているので、実際に観測された像の電圧レベルの移り変わりに近い比較対象を提供でき、判断の確度を向上できるという効果がある。
【０１０４】
請求項９記載の発明の電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法によれば、設計図の画像に回路を構成している論理素子の名称もしくは論理素子で構成された回路の名称を示す記号、または設計図の画像に回路を構成している論理素子の構成要素の名称もしくは論理素子で構成された回路の構成要素の名称を示す記号のうちの少なくとも一方の記号によって、視覚的に比較したときに所定のシミュレーション結果と観測された像との違いがある箇所の性質を特定しやすくなり、故障解析の効率化が図れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図２】 この発明の第１実施例による電子ビームテストシステムの構成の概要を示すブロック図である。
【図３】 第１実施例における模様を付与するためのデータ生成の手順を示すフローチャートである。
【図４】 この発明の第２実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図５】 この発明の第２実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図６】 この発明の第３実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図７】 この発明の第４実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図８】 この発明の第５実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図９】 この発明の第６実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図１０】 この発明の第７実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図１１】 この発明の第８実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図１２】 従来の電子ビームテストシステムの構成の概要を示す正面図である。
【図１３】 従来の電子ビームテストシステムの構成の概要を示すブロック図である。
【図１４】 従来の故障解析方法を実施している際のモニターの表示を示す絵画図である。
【図１５】 被測定半導体集積回路チップの故障解析に関係する内部論理回路の一例を示す論理回路図である。
【図１６】 この発明の第９実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図１７】 この発明の第１０実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図１８】 この発明の第１１実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図１９】 この発明の第１２実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図２０】 この発明の第１３実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図２１】 この発明の第１１実施例で用いられる電子ビームテストシステムの構成の概要を示すブロック図である。
【図２２】 この発明の第１４実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図２３】 この発明の第１４実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の他の例を示す絵画図である。
【図２４】 この発明の第１５実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図２５】 この発明の第１６実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図２６】 この発明の第１６実施例で用いられる電子ビームテストシステムの構成の概要を示すブロック図である。
【図２７】 この発明の第１７実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図２８】 この発明の第１８実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図２９】 この発明の第１７実施例で用いられる電子ビームテストシステムの構成の概要を示すブロック図である。
【図３０】 この発明の第１９実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図３１】 この発明の第２０実施例による電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法を実施した際のモニターの表示の一例を示す絵画図である。
【図３２】 この発明の第１９実施例で用いられる電子ビームテストシステムの構成の概要を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 半導体集積回路チップ、６ 電子ビーム装置、７ テストシステム、８ 信号ケーブル、９ モニター、１０ 半導体集積回路チップ、１１，１１ａ，１００，１０３ ＳＥＭ像、１２，１２ａ〜１２ｄ，１０１，１０５Ａ，１０５Ｂ，１０８，１１０Ａ，１１０Ｂ レイアウト図の画像、１３，１３ａ〜１３ｄ，１０２，１０４，１０６Ａ，１０６Ｂ，１０７，１０９，１５０ 論理回路図の画像、１４０ 回路図の画像。

Claims (9)

1. 与えられた所定のテストパターンに従って時間的に内部信号が変化する半導体集積回路チップの動作を電子ビームを走査しながら照射して被照射部分で発生する二次電子のエネルギー変化によって観測するとともに観測された像と該像に対応する設計図の画像とを合わせて表示する電子ビームテストシステムを用いて故障個所を特定する電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法において、
   所定のシミュレーション結果に基づいて与えられる前記内部信号の状態を表す記号を前記設計図の画像上に表示することを特徴とする、電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法。
2. 半導体集積回路チップの動作を電子ビームを走査しながら照射して被照射部分で発生する二次電子のエネルギー変化によって観測するとともに観測された像と該像に対応する設計図の画像とを合わせて表示する電子ビームテストシステムを用いて故障個所を特定する故障解析方法において、
   観測中に前記半導体集積回路チップの内部信号が時間的に変化しないような所定のテストパターンを前記半導体集積回路チップに与えるとともに、
   所定のシミュレーション結果に基づいて与えられる前記内部信号の電圧レベルを示す模様と色彩のうちの少なくとも一方を前記設計図の画像に表示することを特徴とする、電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法。
3. 半導体集積回路チップの動作を電子ビームを走査しながら照射して被照射部分で発生する二次電子のエネルギー変化によって観測するとともに観測された像と該像に対応する設計図の画像とを合わせて表示する電子ビームテストシステムを用いて故障個所を特定する故障解析方法において、
   観測中に前記半導体集積回路チップの内部信号が時間的に変化しないような所定のテストパターンを前記半導体集積回路チップに与えるとともに、
   所定のシミュレーション結果に基づいて与えられる前記内部信号の電圧レベルを示す記号を前記設計図の画像に表示することを特徴とする、電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法。
4. 前記所定のシミュレーション結果は、論理シミュレーション結果を含むことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法。
5. 前記所定のシミュレーション結果は、回路シミュレーション結果を含むことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法。
6. 前記所定のシミュレーション結果は、故障シミュレーション結果を含むことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法。
7. 所定の２つの配線間での内部信号の遅延時間を前記設計図の画像上に表示させることを特徴とする、請求項１記載の電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法。
8. 前記遅延時間は、セルの遅延情報を記述した遅延ライブラリのデータを基に回路シミュレーション結果を用いて計算された遅延時間であることを特徴とする、請求項７記載の電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法。
9. 所定のテストパターンが与えられている半導体集積回路チップの動作を電子ビームを走査しながら照射して被照射部分で発生する二次電子のエネルギー変化によって観測するとともに観測された像と該像に対応する設計図の画像とを合わせて表示する電子ビームテストシステムを用いて故障個所を特定する電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法において、
   前記設計図の画像に回路を構成している論理素子の名称もしくは論理素子で構成された回路の名称を示す記号、または前記設計図の画像に回路を構成している論理素子の構成要素の名称もしくは論理素子で構成された回路の構成要素の名称を示す記号のうちの少なく とも一方の記号を付加することを特徴とする、電子ビームテストシステムを使用する故障解析方法。

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