JPH02295046A - Logic analysis electron beam tester device - Google Patents

Logic analysis electron beam tester device

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JPH02295046A
JPH02295046A JP1114919A JP11491989A JPH02295046A JP H02295046 A JPH02295046 A JP H02295046A JP 1114919 A JP1114919 A JP 1114919A JP 11491989 A JP11491989 A JP 11491989A JP H02295046 A JPH02295046 A JP H02295046A
Authority
JP
Japan
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electron beam
pulse
sample
logic
phase
Prior art date
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Pending
Application number
JP1114919A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoru Fukuhara
悟 福原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH02295046A publication Critical patent/JPH02295046A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To perform checking easily by means of comparison at a logical simulator by using plural-stepped phase control circuits arranged in parallel to each other for the phase control of a radiation electron beam converted to a pulse with respect to the phase of a pulse voltage applied to a sample. CONSTITUTION:A test pattern is supplied from a pattern generator 16 to each input terminal of a sample so that an operation test is executed. Conversion of electron beam to pulse is controlled by connecting delay circuits PHI1, PHI2... PHIn to respective outputs of a pulse generator 13 which has plural outputs, and by synthesizing all the outputs using an AND circuit 15 and by applying the outputs synthesized to a blanking plate 2. In this case, the pulse generator 13 and the pattern generator 16, etc., are operated in synchronization with a reference clock oscillator 12. The phase of a logical LSI element, which is a sample, and the phase of the electron beam converted to a pulse are controlled freely by a desired amount at a desired logic step, and so the accuracy of logic detection is enhanced and checking by comparison at a logical simulator is simplified.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野】 本発明は、荷電粒子線装置に係り、特に、論理LSI素
子などの評価に好適な電子ビームテスタ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a charged particle beam device, and particularly to an electron beam tester device suitable for evaluating logic LSI devices and the like.

【従来の技術] LSI素子の内部電圧測定に、従来の触針法の汎用テス
タに代わって、走査形電子顕微鏡を応用した電子ビーム
テスタ装置(EBテスタ装置)が使用されている。そし
て一般の従来装置では、電子ビームをパルス化する、所
謂ス1〜ロボEBテスタ装置が支配的である。
[Prior Art] To measure the internal voltage of an LSI device, an electron beam tester (EB tester) using a scanning electron microscope is used instead of a conventional general-purpose tester using a stylus method. Among general conventional devices, the so-called S1-Robo EB tester device that pulses the electron beam is predominant.

このス1ヘロボ法による装置は、試料上に印加する信号
と、それに同期して、任意幅にパルス化された電子ビー
ムを試料上に照射し、試料から発生した二次電子信号か
ら、試料上の電圧を測定するもので、試料印加信号とパ
ルス電子ビームの位相を制御することにより、高速で変
化する試料電圧を低速に変換して検出することができる
。ここで、電子ビームのパルス幅は、測定される電圧波
形の時間精度を決めることから、繰返し周期の1/5 
0 0〜1/1000に設定され、概略1. n s以
下である。
The device using this S1Herobo method irradiates the sample with a pulsed electron beam of arbitrary width in synchronization with a signal applied to the sample, and uses the secondary electron signal generated from the sample to By controlling the phase of the sample application signal and the pulsed electron beam, a rapidly changing sample voltage can be converted to a slow one for detection. Here, the pulse width of the electron beam is 1/5 of the repetition period because it determines the time accuracy of the voltage waveform to be measured.
0 to 1/1000, approximately 1. ns or less.

ところでこのス1−ロボ法のEBテスタ装置は、比較的
短い繰返し周期(1μs以下)で動作する試料、例えば
メモリなどのLSI素子においては、有効であるが、長
い繰返し周期(10μs以上)の試料、例えばゲートア
レイなどの論理LSI素子においては、電子ビームのデ
ューティが1/104以下となり著しいS/N比の低下
を招く。
By the way, this EB tester device using the S1-Robo method is effective for samples that operate at a relatively short repetition cycle (1 μs or less), such as LSI devices such as memories, but it is effective for samples that operate at a relatively short repetition cycle (1 μs or less), but for samples that have a long repetition cycle (10 μs or more). For example, in logic LSI devices such as gate arrays, the duty of the electron beam is 1/104 or less, resulting in a significant reduction in the S/N ratio.

このことは測定に長時間を要することとなり、論理LS
I素子の測定にはストロボ法は適切でない。
This requires a long time to measure, and the logic LS
The strobe method is not suitable for measuring I elements.

この改善策として、特開昭6 0 − 1 2 7 6
 4. 8が提案されている。この従来例は、各論理ス
テップに対応してパルス電子ビームを発生させ、各論理
ステップの二次電子信号を分雌して検出し、各々メモリ
ーに記憶させ、論理情報とする方式である。この方式に
より、EBテスタ装置は、S/N比の問題を解決し、論
理LSI素子にも適用できるようになった。
As an improvement measure for this,
4. 8 has been proposed. In this conventional example, a pulsed electron beam is generated corresponding to each logic step, and the secondary electron signals of each logic step are detected separately and stored in a memory to be used as logic information. With this method, the EB tester device can solve the problem of S/N ratio and can also be applied to logic LSI devices.

【発明が解決しようとする課題] しかし、」二記従来技術は、各論理ステップに対する位
相制御に関しては、配慮されておらず、以下の問題があ
った。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the prior art described in section 2 does not take into account phase control for each logical step, and has the following problems.

例えば、第3図に示すような8ステップの論理が動作し
ている場合を考える。バルスビーム(b)は、各論理ス
テップ毎に任意の遅延Φ。を与え照射する。そして、今
、パルス列が(c)に示すような論理動作をしている論
理LSI素子の内部配線に照射され、論理値が検出され
ると、パルス波形のI Q v+ の時間に照射された
ときI O + が、′5V′の時間に照射されたとき
′]′ が、出力される。その結果(c)のパルス波形
に対して(d)(7)様な論理値’101101 11
’ が検出される。この検出された論理値と、あらかし
めシミュレーションしてあるCADデータとを比較照合
して故障解析を行なうことができる。
For example, consider a case where an 8-step logic as shown in FIG. 3 is operating. The pulse beam (b) has an arbitrary delay Φ for each logical step. and irradiate it. Now, when the pulse train is irradiated to the internal wiring of the logic LSI element that performs the logical operation as shown in (c), and the logical value is detected, when the pulse train is irradiated at the time of I Q v+ of the pulse waveform. When I O + is irradiated for a period of '5V', ']' is output. As a result, for the pulse waveform of (c), the logical value (d) (7) is '101101 11
' is detected. Failure analysis can be performed by comparing and collating the detected logical value with CAD data that has been preliminarily simulated.

ところが、論理LSI素子は、ゲー1・回路が数万から
数百万個のトランジスタで構成されているため、入力時
のパルス波形は(c)に示すような理想的な波形であっ
ても、多くの1−ランジスタを経由した素子内部のパル
ス波形は、遅延Td、パルス幅の減少、そして、立上り
、立下りの鈍化等が生し、例えば(e)に示すような波
形となる。
However, since the gate circuit of a logic LSI device is composed of tens of thousands to millions of transistors, even if the input pulse waveform is an ideal waveform as shown in (c), The pulse waveform inside the element that has passed through many 1-transistors has a delay Td, a decrease in pulse width, and a slow rise and fall, resulting in a waveform as shown in (e), for example.

?のような波形に対してパルスビーム(b)を照射して
論理を検出すると、(f)で示すように検出される論理
値は’00010011’ となり、前記(d)とは全
く異なった論理検出をしてしまう。従来においてはこの
誤検出を解消するために、遅延量Φ。を走査させても、
1度の測定で全ての論理を(d)と一致させることは、
不可能であった。
? When the logic is detected by irradiating the pulse beam (b) on a waveform like this, the detected logic value is '00010011' as shown in (f), which is a completely different logic detection from the above (d). I end up doing it. Conventionally, in order to eliminate this false detection, the delay amount Φ. Even if you scan
Making all the logic consistent with (d) in one measurement is
It was impossible.

本発明の目的は、上述の如き誤った論理検出を無くし、
論理シミュレー夕との比較照合を容易化する電子ビーム
テスタ装置を実現することにある。
The purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned erroneous logic detection,
The object of the present invention is to realize an electron beam tester device that facilitates comparison and verification with a logic simulator.

[課題を解決するための手段] 上記目的は、論理LSI素子を動作せしめる基準クロッ
クの各ステップに同期して独立に動作する位相回路を、
各ステップ毎に設けることにより達成される。
[Means for Solving the Problem] The above object is to provide a phase circuit that operates independently in synchronization with each step of a reference clock that operates a logic LSI element.
This is achieved by providing each step.

【作用) 本発明のように各論理ステップに対応して、独立に位相
制御が可能となれば、第3図(9)に示すように、1ス
テップ目はΦ■の遅延量、2ステップ目はΦ2の遅延量
、同様に8ステップ目まで各々異なった遅延量Φ1〜Φ
8を設定することができる。そして、この各々の遅延量
は、独立に設定、走査することが可能であるため、各ス
テップの中で独立して自由に走査させることができ、各
論理ステップで′1′になる遅延量を容易に探すことが
できる。この結果第3図(9)のパルスビームとなる。
[Operation] If it becomes possible to independently control the phase corresponding to each logical step as in the present invention, as shown in FIG. 3 (9), the first step is the delay amount of Φ■, and the second step is is the delay amount of Φ2, and similarly, the different delay amounts Φ1 to Φ up to the 8th step
8 can be set. Since each delay amount can be set and scanned independently, it can be freely scanned independently in each step, and the delay amount that becomes '1' in each logical step can be set and scanned independently. Easy to search. As a result, the pulsed beam shown in FIG. 3(9) is obtained.

このパルスビームで(e)のパルス波形を検出すれば、
論理値は(h)のように′]0110111’ となり
、正しい論理値(d)と同し論理値を1度に検出するこ
とができる。
If the pulse waveform (e) is detected with this pulse beam,
The logical value becomes ']0110111' as shown in (h), and the same logical value as the correct logical value (d) can be detected at once.

更に、同一型のLSIを複数個測定する場合は、1個に
関して遅延量を決めれば、その遅延量を他の同一型のL
SIにも使用できるため測定時間の大幅な短縮になる。
Furthermore, when measuring multiple LSIs of the same type, you can determine the amount of delay for one, and then calculate the amount of delay for other LSIs of the same type.
Since it can also be used for SI, measurement time can be significantly shortened.

【実施例] 以下、本発明の一実旅例を第1図により説明する。電子
銃1から放射した一次電子ビームは、プランキングプレ
ート2と絞り3によりパルス化さ?により細く絞り、試
料6である論理T− S I素子上に照射する。すると
、試料からは二次電子が発生し、エネルギーアナライザ
5の機能により電圧情報を含んで二次電子検出器7に到
達する。この信号を増幅器8により任意の電圧に増幅し
、高速ADコンバータ9によりディジタル信号に変換し
、ゲート回路10を経てメモリ1]に記憶する。
[Example] Hereinafter, a practical example of the present invention will be explained with reference to FIG. The primary electron beam emitted from the electron gun 1 is pulsed by the planking plate 2 and the aperture 3. The aperture is narrowed and irradiated onto the logic T-SI element, which is the sample 6. Then, secondary electrons are generated from the sample and reach the secondary electron detector 7 containing voltage information due to the function of the energy analyzer 5. This signal is amplified to an arbitrary voltage by an amplifier 8, converted to a digital signal by a high-speed AD converter 9, and stored in a memory 1 via a gate circuit 10.

試料にはパターンジェネレータ16から任意のテス1・
パターンが各入力端子に供給され、動作試験が実行され
る。そして、電子ビームのパルス化の制御は、複数の出
力を持つパルスジエネレータ13の出力に各々遅延回路
Φ■,Φ2・・・ Φn(総じて位相制御回路14と呼
ぶ)を接続し、それらの全出力を論理積回路15により
合成し、プランキングプレートに印加する。これら、パ
ルスジエネレータ13、そして、パターンジェネレータ
16等は、基準クロック発振器12により同期して動作
している。
The sample is given any desired test 1 from the pattern generator 16.
A pattern is applied to each input terminal and an operational test is performed. To control the pulsing of the electron beam, a delay circuit Φ■, Φ2...Φn (generally referred to as a phase control circuit 14) is connected to the output of a pulse generator 13 having a plurality of outputs. The outputs are combined by an AND circuit 15 and applied to the blanking plate. These pulse generator 13, pattern generator 16, etc. operate in synchronization with the reference clock oscillator 12.

第2図を用いてパルス電子ビームの位相制御について、
更に詳細に説明する。
Regarding phase control of pulsed electron beam using Fig. 2,
This will be explained in more detail.

基準クロック発振器の出力波形を(a)に示す。The output waveform of the reference clock oscillator is shown in (a).

図のように、nステップの論理で動作している場合を考
えると、パルスジェネレー夕の出力波形Pエは、基準夕
ロックの1ステップ目に同期して5vの振幅、任意のパ
ルス幅を持つパルス波形(b)を出力する。そして、こ
の出力を位相制御回路の遅延回路Φ1へ導入し、任意の
遅延Φ,を与えて出力する(c)。また、2ステップ目
の夕ロックに同期したパルスジェネレー夕の出力P2は
、遅延回路Φ2に濡入し、遅延Φ2を与え(d)、同様
に、nステップまで、各々任意の遅延をもつパルスを作
成し、論理積回路に入力する(e).(f)。
As shown in the figure, considering the case of operation with n-step logic, the output waveform P of the pulse generator has an amplitude of 5V and an arbitrary pulse width in synchronization with the first step of the reference clock lock. Output pulse waveform (b). Then, this output is introduced into the delay circuit Φ1 of the phase control circuit, given an arbitrary delay Φ, and output (c). In addition, the output P2 of the pulse generator synchronized with the evening lock of the second step enters the delay circuit Φ2, giving a delay Φ2 (d), and similarly generates pulses with arbitrary delays up to n steps. Create and input to the AND circuit (e). (f).

これら全ての論理積を計算すると、(9)の波形となる
。このパルスをプランキングプレートに供給すると、パ
ルス電圧Ovのときだけ、電子ビームが試料に照射され
るため、パルスビームの波形は、(h)のようになる。
Calculating the logical product of all these results in the waveform (9). When this pulse is supplied to the planking plate, the sample is irradiated with the electron beam only when the pulse voltage is Ov, so the waveform of the pulse beam becomes as shown in (h).

そして、各々遅延回路は、外部より任意の遅延量を独立
に選択することができ、かつ、遅延量の走査もできる構
成となっている。
Each delay circuit is configured to be able to independently select an arbitrary amount of delay from the outside and also to scan the amount of delay.

8一 更に、検出された論理情報は、各論理ステップ別に順次
メモリに記憶される。このためゲート回路は、基準クロ
ックに同期して動作する。このメモリの情報をコンピュ
ータに取り込み、CADデータとの比較照合を行ない、
故障解析を実行する。
8-Furthermore, the detected logic information is stored in memory sequentially for each logic step. Therefore, the gate circuit operates in synchronization with the reference clock. This memory information is imported into a computer and compared with CAD data.
Perform failure analysis.

以上の構成により、各論理ステップに応じたパルス電子
ビームの位相制御が可能となる。また、各論理ステップ
の遅延量の走査により′1′になる遅延量を求めれば各
パルスの遅延時間も測定することが可能となる。更に、
前もって、各論理ステップの遅延量がシミュレーション
により分かっていれば、その遅延量を各遅延回路に設定
し、遅延回路の走査なしに、論理検出ができる。
With the above configuration, it is possible to control the phase of the pulsed electron beam according to each logical step. Further, by scanning the delay amount of each logical step to find the delay amount that becomes '1', it becomes possible to measure the delay time of each pulse. Furthermore,
If the delay amount of each logic step is known in advance by simulation, the delay amount can be set in each delay circuit and logic detection can be performed without scanning the delay circuits.

本実施例は、電子ビームのパルス化の方式として、一段
のプランキングプレートを用いて説明したが、X,Yの
直行した二段の偏向板を用いる方式にも容易に採用でき
ることは、明らかである。
Although this embodiment has been explained using one stage of planking plates as a method of pulsing the electron beam, it is clear that it can be easily adopted to a method using two stages of deflection plates in which the X and Y directions are orthogonal. be.

[発明の効果] 本発明によれば、試料である論理LSI素子とパルス化
された電子ビームの位相を任意の論理スチップにおいて
、自由に、任意の量制御することができるので、論理検
出の精度を高め、論理シミュレータとの比較照合を容易
にする電子ビーl3テスタ装置を実現する。
[Effects of the Invention] According to the present invention, the phase of the logic LSI element as a sample and the pulsed electron beam can be freely controlled by any amount in any logic chip, thereby improving the accuracy of logic detection. To realize an electronic beer l3 tester device that increases the performance of the electronic beer and facilitates comparison and verification with a logic simulator.

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

第1図は、本発明の一実施例を示す構成図、第2図は、
本発明の動作を説明するための各部のパルス波形を示し
、第3図は、論理値検出とパルス電子ビームの関係を表
わすパルス波形である。 符号の説明 1・・・電子銃、2 ・プランキングプレート、3 絞
り、4・・対物レンズ、5・・・エネルギーアナライザ
、6・・・試料、7・・・二次電子検出器、8 増幅器
、9・高速ADコンバータ.10・・ゲー1〜回路、1
1 ・メモリ、12・・・基準クロック発振器、13・
・パルスジェネレー夕、14・・・位相制御回路(Φユ
,Φ2,Φ3・・・Φ。遅延回路)、15 ・論理積回
路、16・・パターンジェネレータ。
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG.
Pulse waveforms of various parts are shown to explain the operation of the present invention, and FIG. 3 is a pulse waveform showing the relationship between logical value detection and pulsed electron beam. Explanation of symbols 1... Electron gun, 2 - Planking plate, 3 Aperture, 4... Objective lens, 5... Energy analyzer, 6... Sample, 7... Secondary electron detector, 8 Amplifier , 9. High-speed AD converter. 10...Game 1~Circuit, 1
1. Memory, 12... Reference clock oscillator, 13.
- Pulse generator, 14... Phase control circuit (ΦU, Φ2, Φ3...Φ. Delay circuit), 15 - AND circuit, 16... Pattern generator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、電子ビームを細く絞り、試料素子に照射し、発生し
た二次電子を検出して、試料の内部電圧を測定する電子
ビームテスタ装置において、試料に印加するパルス電圧
の位相に対する、パルス化された照射電子ビームの位相
制御を、複数段の並列設置された位相制御回路により行
わせる構成としたことを特徴とする論理解析電子ビーム
テスタ装置。 2、試料を動作せしめる基準クロックの各ステップに同
期して、複数段の並列設置された位相制御回路を制御す
る手段を設けたことを特徴とする論理解析電子ビームテ
スタ装置。
[Claims] 1. In an electron beam tester device that narrows down an electron beam, irradiates it onto a sample element, detects the generated secondary electrons, and measures the internal voltage of the sample. A logic analysis electron beam tester device characterized in that the phase control of a pulsed irradiation electron beam is performed by phase control circuits installed in parallel in a plurality of stages. 2. A logic analysis electron beam tester device comprising means for controlling a plurality of stages of phase control circuits installed in parallel in synchronization with each step of a reference clock for operating a sample.
JP1114919A 1989-05-10 1989-05-10 Logic analysis electron beam tester device Pending JPH02295046A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5929439A (en) * 1996-06-07 1999-07-27 Hitachi, Ltd. Scanning microscope

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5929439A (en) * 1996-06-07 1999-07-27 Hitachi, Ltd. Scanning microscope

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