JPH0217471A - 半導体集積回路装置の検査方法およびそれを用いた検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路装置の検査技術に関し、特に
、動作周波数の大きな半導体集積回路装置における入出
力信号のタイミング測定に適用して有効な技術に関する
。

〔従来の技術〕

たとえば、高速な動作を行う大規模論理集積回路装置に
＄ける動作時のタイミング測定などでは周波数帯域の広
いオシロスコープやサンプリングスコープなどの検査機
器が用いられる場合があるが、これらの検査機器では信
号の入出力端子数が少ないため大規模論理集積回路装置
の目的の端子に対する測定機器の接続の切り換えを行う
方法として機械的に切り換え動作を行うリレーマトリク
スなどを介在させることが考えられる。

ところが、試験時の動作が極めて高速で入出力端子を伝
播する信号の周波数が高い場合には信号の伝播経路に介
在するリレーなどにおける寄生容量やインダクタンスな
どに起因して周波数特性などが劣化し、高帯域おけるタ
イミング測定の精度が損なわれることは避けられないと
いう不都合がある。

このため、たとえば、特開昭６１−７５５３７号公報、
特開昭６１−１５５８６４号公報、特開昭５９−２００
４２８号公報などに記載されているように、電子ビーム
の照射によって発生する二次電子の量が照射部位の電位
に依存することを利用し、半導体集積回路装置の外囲器
の一部を破断して目的の部位を露出させた状態で、目的
の部位における電位変化を非接触で観測することにより
、前記のような測定時における有害な寄生容量やインダ
クタンスなどに起因する周波数特性の劣化を回避する技
術が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のような電子ビームを用いる従来技
術においては、いずれの場合も対象物である半導体集積
回路装置などを電子光学系などが設けられた真空系の内
部に収容する必要があり、真空系に対する出し入れなど
に時間がかかるとともに、真空系の真空度を損なうこと
なく搬入・浸出作業を行うには予備排気室などの複雑な
構造を付加しなければならず検査工程の生産性が損なわ
れるという問題がある。

また、目的の部位を電子ビームに暴露するなどの目的で
半導体集積回路装置の外囲器の一部を破断する場合には
破壊検査となり、実際の製造ラインの一部に検査装置を
組み込むことは困難であるという問題もある。

そこで、本発明の目的は、生産性を損なうことなく、半
導体集積回路装置の検査を高精度に行うことが可能な半
導体集積回路装置の検査技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、以下の通りである。

すなわち、本発明の半導体集積回路装置の検査方法は、
半導体集積回路装置が載置される試験基板に設けられ半
導体集積回路装置の入出力端子に接続される測定端子の
一部を電子光学系の真空室内に露出させ、真空室内に露
出した測定端子に電子線を照射する際に発生する二次電
子を検出することにより、真空室の外部に位置する半導
体集積回路装置の入出力端子における電位を非接触で観
測するようにしたものである。

また、本発明の半導体集積回路装置の検査装置は、電子
線源と電子線源から放射される電子線を制御する電子光
学系と二次電子検出器とを収容した真空室と、この真空
室の一部に着脱自在にされ、真空室の外部に位置する半
導体集積回路装置の入出力端子に接続される測定端子の
一部を真空室の内部に露出させる試験基板とからなり、
真空室内に露出した測定端子に電子線を照射する際に発
生する二次電子を検出することにより、真空室の外部に
位置する半導体集積回路装置の入出力端子における電位
が非接触で観測されるようにしたものである。

〔作用〕

上記した半導体集積回路装置の検査方法によれば、外部
から隔絶された真空室に対して半導体集積回路装置を搬
入・搬出するなどの煩雑な作業が不要となり検査の所要
時間が短縮されて生産性が向上するとともに、電子線の
照射によって非接触で測定端子の電位を観測するので、
たとえば半導体集積回路装置の入出力端子に周波数特性
の劣化の原因となる寄生容量やインダクタンスなどを生
じるリレーなどを接続する必要がなく、作動状態の半導
体集積回路装置の入出力端子におけるタイミング測定な
どによる検査を高精度に行うことができる。

また、上記した半導体集積回路装置の検査装置によれば
、電子線源や電子光学系さらには二次電子検出器などが
収容され外部から隔絶された真空室に対して半導体集積
回路装置を搬入・搬出する必要がなく、予備排気室など
が不要となって構造が簡単化されるとともに検査の所要
時間が短縮されて生産性が向上し、さらに、電子線の照
射によって非接触で測定端子の電位を観測するので、た
とえば半導体集積回路装置の入出力端子に周波数特性の
劣化の原因となる寄生容量やインダクタンスなどを生じ
るリレーなどを接続する必要がなく、作動状態の半導体
集積回路装置の入出力端子におけるタイミング測定など
による検査を高精度に行うことができる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の検査装置の要部を示す断面図であり、第２図はその構
成の概要を示すブロック図である。

まず、第１図に示されるように、一端が開放された筒状
の筐体１の開放端には、絶縁物で構成される試験基板２
が着脱自在に装着されており、封止部材３によって接続
部の気密を保持した状、顎で真空室１ａが構成されてい
る。

筐体１の一部には図示しない排気系が接続されており真
空室１ａの内部が所望の真空度に排気されている。

試験基板２の外面側には、所定の形状に形成された導体
からなる複数の測定端子４およびソケット５が設けられ
ており、ソケット５の案内溝５ａによって位置決めされ
る半導体集積回路装置６の複数の入出力端子６ａの各々
が対応する測定端子４に着脱自在に接続されるとともに
、両者の接触圧は半導体集積回路装置６の冷却などを兼
ねる付勢部材７によって維持されるように構成されてい
る。

複数の測定端子４はそれぞれ第２図に示されるように、
半導体集積回路装置６に対する所定の入力信号などを発
生するドライバ８および半導体集積回路装置６から出力
される信号の検査や動作時の負荷を設定する負荷回路９
に接続されている。

こ６′、（′　　試験基板２の外面側に設けられた複数
の測定端子４の各々の一部は、試験基板２を貫通して筐
体１の内部側に露出した状態で複数の露出電極４ａを構
成している。

一方、筺体１の内部の閉止端側には、開放端側を閉止す
る試験基板２の裏面に露出した複数の露出電極４ａに向
けて電子線１０を放射する電子銃などの電子線源１１が
設けられている。

筐体１の内部において電子線源１１から露出電極４ａの
方向に至る電子線１０の経路を取り囲む位置には、複数
の図示しない電子レンズなどからなる電子光学系１２が
設けられており、試験基板２において筐体１の内部に露
出した複数の露出電極４ａの各々に対する電子線１０の
収束および照射時間の間隔、さらには照射の有無などが
制御されるように構成されている。

さらに、筐体１の内部において開口端を閉止する試験基
板２の近傍には、電子線１０が照射される際に複数の露
出端子４ａから発生する二次電子１０ａを捕捉する検出
器１３が設けられており、この検出器１３および電子線
１０の制御を行う電子光学系１２などは電子線制御部１
４によって統轄して制御されている。

電子線制御部１４には、波形処理部１５および波形表示
部１６が接続されており、検出器１３にふいて捕捉され
た二次電子１０ａの量に基づいて算出される露出端子４
ａの電位の経時的な変化などを波形化し、この電位変化
の波形などが波形表示部１６において観察されるもので
ある。

前記負荷回路９およびドライバ８は波形生成部１７に接
続されている。

この波形生成部１７は、コントロールメモリ１８に格納
されている制御情報に基づいて所定の周期やプロファイ
ルを有する信号波形を生成するとともに、この信号波形
のドライバ８および負荷回路９に対する送出のタイミン
グはタイミング発生器１９によって制御されている。

また、電子線制御部１４はタイミング発生器１９に接続
されており、ドライバ８の側の露出端子４ａおよび負荷
回路９の側の露出端子４ａに電子線１０を照射して当該
露出端子４ａの電位を観測する動作が、ドライバ８およ
び負荷回路９から半導体集積回路装置６に対する人力信
号の授受に同期して行われるように構成されている。

以下、本実施例の作用について説明する。

なお、以下の説明では検査の一例として波形ディジタイ
ズ法によって半導体集積回路装置６のタイミング測定を
行う場合について説明する。

まず、試験基板２によって密閉された筐体１の内部を所
定の真空度に排気しておくとともに、試験基板２の外面
側に設けられたソケット５に目的の半導体集積回路装置
６をセットし、付勢部材７によって半導体集積回路装置
６の複数の入出力端子６ａの各々をソケット５の底部に
露出した複数の測定端子４の各々に密着させる。

また、コントロールメモリ１８にはソケット５に装着さ
れた半導体集積回路装置６に応じた所定の制御データや
プログラムなどを設定する。

その後、波形発生部１７はコントロールメモリ１８に格
納された制御情報に基づく波形および周期などを有する
信号を発生してドライバ８および負荷回路９に送出し、
ドライバ８は複数の測定端子４を介して半導体集積回路
装置６に人力信号Ｓ■を印加するとともに、この入力信
号ＳＩＮに対応して半導体集積回路装置６から出力され
る出力信号ｓｏｕ丁　は測定端子４を介して負荷回路９
に出力される。

この時、電子線制御部１４はタイミング発生器１９から
得られるタイミング信号に同期して、ドライバ８の側の
目的の測定端子４に接続している露出端子４ａに対して
、到来する周期Ｔの入力信号Ｓ□の１周期毎に当該周期
Ｔの１／ｎずつタイミングをずらしながら間歇的に電子
線１０を照射し、露出端子４ａから発生する二次電子１
０ａの量を検出器１３によって検出することにより、第
３図に示されるように当該露出端子４ａに接続した測定
端子４の電位を非接触で逐次測定して波形処理部１５に
出力する。

同様に、ドライバ８の側の測定端子４における入力信号
ＳＩ、Ｉに対応した出力信号Ｓ。ａｔ　が出力される負
荷回路９の側の測定端子４に接続した露出端子４ａにお
いても前記の人力信号Ｓｉｌ＋の場合と同様に間歇的な
電位の測定を行い波形処理部１５に出力する。

そして、波形処理部１５では、前記のようにして得られ
た間歇的な電位の測定値を補間することによって波形を
復元し、波形表示部１６に表示するとともに、たとえば
第４図に示されるように互いに対応するタイミングの入
力信号Ｓ１１および出力信号ｓ　ｏｕｔの各々の波形の
立ち上がり領域が所定の電圧レベルに到達した時刻の差
を検出し、半導体集積回路装置６におけるティジタル信
号の伝播遅延時間ｔ、。とじて出力する。

ここで、本実施例の場合には、半導体集積回路装置６の
入出力端子６ａにそれぞれ接続される複数の測定端子４
の電位が、それぞれの測定端子４に接続され筐体１の内
部側に露出する露出端子４ａに対して電子線１０を照射
する際に発生する二次電子１０ａの量に基づいて非接触
で測定されるので、たとえばリレーなどを介在させる場
合のように寄生容量やインダクタンスなどの発生に起因
する測定系の周波数特性の劣化がなく、しかも電子線１
００間歇的な照射における時間分解能（Ｔ／ｎ）は容易
にピコ秒のオーダーに設定できる。

このため、動作周波数の極めて高い論理ＬＳＩなどの半
導体集積回路装置６のタイミング測定などの検査を高精
度に行うことができる。

また、試験基板２に設けられた露出電極４ａにより、電
子線源１１．電子光学系１２．検出器１３などが収容さ
れる真空室１ａに対して半導体集積回路装置６を搬入・
搬出する必要がなく、試験全体の所要時間を大幅に短縮
できるとともに、真空室１ａを構成する筐体１に予備排
気室を設ける必要もなく構造が簡単化される。

さらに、試験基板２およびソケット５などを半導体集積
回路装置６の種別に応じて適宜交換することにより、半
導体集積回路装置６の品種の変化に容易に対応すること
ができる。

これにより、半導体集積回路装置６のタイミング測定な
どを行う検査工程における生産性が向上するとともに、
実際の製品の生産ラインの検査工程の一部に対する本実
施例の検査装置の組み込みを容易に実現することができ
る。

なお、上記の説明では、波形ディジタイズ法によるタイ
ミング測定の場合を説明したが、たとえば、タイミング
発生器１９からの制御信号に同期して電子線１０を目的
の露出端子４ａに単発的に照射し、その時の電位レベル
が所定の値以上か以下かによって半導体集積回路装置６
の所望の機能の良否のみを判別する、いわゆるＧＯ／Ｎ
ｏ　ＧＯ試験なども可能であることは言うまでもない。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、試験基板における半導体集積回路装置の搭載
位置および露出電極の位置を当該試験基板の同一側面に
設け、露出電極４ａのみが真空室１ａの内部に収容され
るような構造としてもよい。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

すなわち、本発明の半導体集積回路装置の試験方法によ
れば、半導体集積回路装置が載置される試験基板に設け
られ前記半導体集積回路装置の入出力端子に接続される
測定端子の一部を電子光学系の真空室内に露出させ、前
記真空室内に露出した前記測定端子に電子線を照射する
際に発生する二次電子を検出することにより、前記真空
室の外部に位置する前記半導体集積回路装置の前記入出
力端子における電位を非接触で観測するので、外部から
隔絶された真空室に対して半導体集積回路装置を搬入・
搬出するなどの煩雑な作業が不要となり検査の所要時間
が短縮されて生産性が向上するとともに、電子線の照射
によって非接触で測定端子の電位を観測するので、たと
えば半導体集積回路装置の入出力端子に周波数特性の劣
化の原因となる寄生容量やインダクタンスなどを生じる
リレーなどを接続する必要がなく、作動状態の半導体集
積回路装置の入出力端子におけるタイミング測定などに
よる検査を高精度に行うことができる。

また、本発明の半導体集積回路装置の検査装置によれば
、電子線源や電子光学系さらには二次電子検出器などが
収容され外部から隔絶された真空室に対して半導体集積
回路装置を浸入・搬出する必要がなく、予備排気室など
が不要となって構造が簡単化されるとともに検査の所要
時間が短縮されて生産性が向上し、さらに、電子線の照
射によって非接触で測定端子の電位を観測するので、た
とえば半導体集積回路装置の入出力端子に周波数特性の
劣化の原因となる寄生容量やインダクタンスなどを生じ
るリレーなどを接続する必要がなく、作動状態の半導体
集積回路装置の入出力端子におけるタイミング測定など
による検査を高精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
検査装置の要部を示す断面図、第２図はその構成の概要
を示すブロック図、第３図はその動作を説明する線図、 第４図は同じくその動作を説明する説明図である。 １・・・筐体、１ａ・・・真空室、２・・・試験基板、
３・・・封止部材、４・・・測定端子、４ａ・・・露出
端子、５・・・ソケット、５ａ・案内溝、６・・・半導
体集積回路装置、６ａ・・・入出力端子、７・・・付勢
部材、８・・・ドライバ、９・・・負荷回路、１０・・
・電子線、１０ａ・・・二次電子、１１・・・電子線源
、１２・・・電子光学系、１３・・・検出器、１４・、
・電子線制御部、１５・・・波形処理部、１６・・・波
形表示部、１７・・・波形生成部、１８・・・コントロ
ールメモリ、１９・・・タイミング発生器、Ｓｚｗ・・
・人力信号、Ｓ　０ＩＩＴ　　・・・出力信号、Ｔ・・
・人力信号（出力信号）の周期、ｔｐｎ・・・伝播遅延
時間。 代　　理　　人　　弁理士　　　筒　　井　　大　　和
６ａ・・入出力潟す

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体集積回路装置が載置される試験基板に設けら
   れ前記半導体集積回路装置の入出力端子に接続される測
   定端子の一部を電子光学系の真空室内に露出させ、前記
   真空室内に露出した前記測定端子に電子線を照射する際
   に発生する二次電子を検出することにより、前記真空室
   の外部に位置する前記半導体集積回路装置の前記入出力
   端子における電位を非接触で観測することを特徴とする
   半導体集積回路装置の検査方法。 ２、前記試験基板が前記真空室の一部を構成して着脱自
   在にされ、前記半導体集積回路装置の品種の変化に応じ
   て交換可能にしたことを特徴とする請求項１記載の半導
   体集積回路装置の検査方法。 ３、電子線源と該電子線源から放射される電子線を制御
   する電子光学系と二次電子検出器とを収容した真空室と
   、この真空室の一部に着脱自在にされ、前記真空室の外
   部に位置する半導体集積回路装置の入出力端子に接続さ
   れる測定端子の一部を前記真空室の内部に露出させる試
   験基板とからなり、前記真空室内に露出した前記測定端
   子に電子線を照射する際に発生する二次電子を検出する
   ことにより、前記真空室の外部に位置する前記半導体集
   積回路装置の前記入出力端子における電位が非接触で観
   測されるようにした半導体集積回路装置の検査装置。 ４、前記入出力端子における電位の変化を観測すること
   により、前記半導体集積回路装置に対する入出力信号の
   タイミング測定を行う請求項３記載の半導体集積回路装
   置の検査装置。