JPH0310177A - ストロボ電子ビーム装置 - 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】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術　　　　　　　　（第５図）発明が解決しよ
うとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 本発明の原理説明　　　　（第１図） 本発明の一実施例　　　　（第２〜４図）発明の効果 〔概要〕 ストロボ電子ビーム装置に関し、 外部からの制御信号によって測定位相範囲を指定するこ
とによって測定位相範囲を予め設定することを不要とし
、かつ、外部制御信号が検出された周期の後の周期で測
定を行うことによって、制御信号で指定される位相範囲
始点より小さい位相（早いタイミング）の電圧測定を可
能として、ＩＣの故障原因の特定等の作業効率を向上さ
せることのできるストロボ電子ビーム装置を提供するこ
とを目的とし、 ＩＣドライバ９から出力されるＩＣクロックを基準とし
て電子ビームの照射タイミングを制御する照射タイミン
グ制御手段１１と、 前記照射タイミング制御手段１１の出力に基づいて前記
ＩＣクロックに同期して周期動作するＩＣ４表面上にパ
ルス状の電子ビームを該ＩＣ４の各繰り返し動作周期毎
に複数個照射する照射手段と、前記照射手段によって前
記電子ビームを前記ＩＣ４表面上に照射することによっ
て得られる２次電子信号データを、前記ＩＣクロックに
対応したアドレスに記憶する記憶手段８と、 前記記憶手段８に記憶された２次電子信号データをもと
に前記ＩＣ４の各測定点の電圧を測定する測定手段１０
と、を備え、 前記照射タイミング制御手段１１には、前記ＩＣドライ
バ９から測定位相範囲を指定する外部制御信号が入力さ
れ、該照射タイミング制御手段１１は該外部制御信号に
基づいて前記動作周期中の複数個の電子ビーム照射タイ
ミングおよび前記２次電子信号データ検出の位相範囲を
設定するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、長周期の繰り返し動作を行うＩＣ内部の電圧
、あるいは、論理変化を、ストロボ電子ビームをＩＣの
動作クロックに同期させることによって高速測定するス
トロボ電子ビーム装置に係り、特に、測定位相範囲を外
部信号により制御可能とし、かつ、動作周期中において
前記外部信号より早いタイミングの電圧、あるいは、論
理の測定を可能とするストロボ電子ビーム照射および２
次電子信号データの記憶方式の改良に関する。

高速動作するＩＣ内部の電圧を測定する手段としては、
ＩＣを繰り返し動作させ、これに同期してパルス化した
電子ビームをＩＣ表面に照射して２次電子信号を取得す
るストロボ電子ビーム装置が注目を集めている。これに
よれば、ＩＣの繰り返し動作周期中における任意の位相
での電圧分布像や、ＩＣ配線上の特定点の電圧の時間的
な変化波形を得ることが可能である。

〔従来の技術〕

従来のストロボ電子ビーム装置の動作概念は以下のよう
なものである。まず、ある電圧状態にあるＩＣ配線上の
特定部分に電子ビームパルス（以下、適宜ＥＢパルスと
いう）を照射すると、その表・面部分から２次電子が放
射される。そして、それによって得られる２次電子信号
量は該特定部分が低電圧状態であれば多く、高電圧状態
であれば少ない。したがって、２次電子信号量を測定す
ることによって、ＥＢパルスを照射した瞬間におけるＩ
Ｃ表面の特定部分の電圧状態を測定することができる。

さらに、ＩＣを特定のクロック（例えば、ＩＭ七のクロ
ック）によって動作させた場合、該ＩＣが例えば１００
クロツクで一連の動作を行うとすると、クロックが進む
につれてＩＣの各部分は１００クロツク毎に同じ電圧状
態を繰り返す。そこでＩＣ配線上の特定部分の電圧状態
のクロックによる時間変化をＥＢパルスによって測定す
るために、ＩＣが１繰り返し動作周期毎に同じ動作を繰
り返すことを利用し、各繰り返し動作周期毎のＥＢパル
スの照射タイミングを少しずつずらしてゆくことによっ
て、電圧状態の時間的な変化を測定することが可能であ
る（これを波形モードと呼ぶ）。

また、繰り返し動作周期中の特定のタイミングにおける
ＩＣ表面の電圧分布像（これを像モードと呼ぶ）を測定
するためには、例えば、まず、繰り返し動作第１周期日
の特定位相でＥＢパルスを特定部分に照射し、その部分
の電圧を測定する。次に繰り返し動作第２周期日の同じ
位相で他の部分にＥＢパルスを照射し、その部分の電圧
を測定する。以上のように、ＥＢパルス照射タイミング
を特定位相に固定してＥＢパルスをＩＣ表面上で走査す
ることにより、繰り返し動作周期中の該特定位相におけ
るＩＣ表面の電圧分布像を得ることができる。

しかし、ＩＣに多数個のクロックが入力されて１周期の
動作が行われる場合には、周期が長くなるために、多く
ても１周期に１個の電子ビームパルスしか照射されない
従来のストロボ方式では、１周期の電圧波形を測定する
のに長時間を必要とする。この問題を解決するため、１
動作周期中に、複数個の電子ビームパルスを照射する方
式が提案されている（特開昭６１−５６４２７号公報参
照）。この装置では、ＩＣの各動作クロックをＥＢパル
スの照射タイミング設定のための信号とし、ＩＣの各繰
り返し動作周期中に複数個のＥＢパルスを照射すること
により、測定時間を短縮でき、かつＥＢパルスの照射タ
イミングの精度を大幅に向上させるようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、かかる従来の装置は長い周期の波形を速く測
定するものとしては有効なものであるが、予め波形を測
定する範囲を設定しなければならないため、波形を見て
から決める必要がある。すなわち、上記装置では、波形
を測定する範囲は、第５図に示すように例えば電子ビー
ム、パルス列の最初のパルスのタイミングＩｄｌｙと、
パルス個ＩＮＳをハードウェアにセットすることによっ
て指定される。この方法では、周期動作のどの範囲を測
定すべきかを予め決めなければならないので、ＩＣの故
障原因を突き止めるのに不便である。適切なタイミング
１ａｔｙが不明の場合には、■ｄｌｙを変化させながら
論理波形を測定する必要があるので、長大なくステート
数が非常に多い）パターンの場合には、測定すべきステ
ート範囲を特定するのに労力を必要とする。

そこで本発明は、外部からの制御信号により測定位相範
囲を指定することによって測定位相範囲を予め設定する
ことを不要とし、かつ、外部制御信号が検出された周期
の後の周期で測定を行うことによって、制御信号で指定
される位相範囲始点より小さい位相（早いタイミング）
の電圧測定を可能として、ＩＣの故障原因の特定等の作
業効率を向上させることができるストロボ電子ビーム装
置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段］ 本発明によるストロボ電子ビーム装置は上記目的達成の
ため、ＩＣドライバ９から出力されるＩＣクロックを基
準として電子ビームの照射タイミングを制御する照射タ
イミング制御手段１１と、前記照射タイミング制御手段
１１の出力に基づいて前記ＩＣクロックに同期して周期
動作するＩＣ４表面上にパルス状の電子ビームを２８　
Ｉ　Ｃ４の各繰り返し動作周期毎に複数個照射する照射
手段と、前記照射手段によって前記電子ビームを前記Ｉ
Ｃ４表面上に照射することによって得られる２次電子信
号データを、前記ＩＣクロックに対応したアドレスに記
憶する記憶手段８と、前記記憶手段８に記憶された２次
電子信号データをもとに前記ＩＣ４の各測定点の電圧を
測定する測定手段１０と、を備え、前記照射タイミング
制御手段１１には、前記ＩＣドライバ９から測定位相範
囲を指定する外部制御信号が入力され、該照射タイミン
グ制御手段１１は該外部制御信号に基づいて前記動作周
期中の複数個の電子ビーム照射タイミングおよび前記２
次電子信号データ検出の位相範囲を設定するよう構成さ
れている。

〔作用〕

本発明では、ＩＣドライバから出力されるクロック、周
期トリガに加えて外部制御信号としてイベントトリガが
入力され、周期トリガが入力後のイベントトリガの入力
タイミングが記憶される。

そして、次周期で記憶したタイミングを始点にして電子
ビームパルスがバースト状に発生するようにしている。

したがって、ＩＣの動作においである条件を満足する状
態が検知されたらイベントトリガを発生する別の手段（
例えば、ＩＣテスタ）によって測定位相範囲を制御する
ことができ、かつ、上記特定条件が満足されたタイミン
グよりも早いタイミングの電圧測定が可能となる。

〔基本原理〕

第１図は本発明の基本原理を説明するための図である。

第１図において、本発明はクロック、周期トリガに加え
てイベントトリガ（外部制御信号）を人力し、イベント
トリガを測定位相始点の制御信号とする。周期トリガが
検知されたらイベントトリガが検知されるまでクロック
をカウントし、得られたカウント数を記憶してお（。電
子ビームパルス照射による２次電子信号測定は次周期で
行う。すなわち、次周期の周期トリガ検出タイミングか
らクロックをカウントして、前記カウント数から一定数
（第１図では１）を引いた値に一致したら、クロックに
同期して電子ビームパルスを測定点に照射し、検出され
た２次電子信号データを電子ビームパルス照射順序に対
応したアドレスに記憶する。１周期における照射電子ビ
ームパルスの個数は第１図では予めＮＳを設定すること
で制御しているが、２相のイベントトリガで位相範囲の
始点と終点を指示しても良い。

これにより、外部からのイベントトリガによって測定位
相範囲が指定され、また、イベントトリガによって指定
されるタイミング範囲の始点より早いタイミングの電圧
測定が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜４図は本発明に係るストロボ電子ビーム装置の一
実施例を示す図であり、第２図はその全体構成図である
。第２図において、■はストロボ電子ビーム装置、２は
電子ビーム鏡筒であり、電子ビーム鏡筒２には試料室３
が接続される。試料室３の内部には被検ＩＣ４が配置さ
れる。被検ＩＣ４には電子ビーム鏡筒２からＥＢパルス
５が照射され、２次電子６が得られる。２次電子６は試
料室３に接続された検出器７によって検出され、その出
力は２次電子信号として２次電子信号処理回！（記憶手
段）８に入力する。また、被検ＩＣ４はパターンシネレ
ータ（ｐｃ）あるいはＬＳＩテスタからなるＩＣドライ
バ９によって動作され、２次電子信号処理回路８にはＩ
Ｃドライバ９からのクロックおよび周期トリガが入力さ
れるとともに、制御用計算機（測定手段）１０からの制
御信号および後述する遅延回路１２からのストローブ信
号が人力され、２次電子信号処理回路８からは制御用計
算機１０に出力データおよびシーケンスコントロールに
必要な動作終了信号等が出力される。

般に、検出器７で検出された２次電子信号は非常に微弱
であり、１シヨツトで確実に見ることばできず、特定箇
所に何度（例えば、１０００回）もＥＢパルスを照射し
てその加算結果を得る必要がある。

２次電子信号処理回路８はＩＣドライバ９からのクロッ
ク、周期トリガおよび制御用計算機１０からの制御信号
に従って検出された２次電子信号をディジタル化すると
ともに、そのディジタル信号を加算平均してそのデータ
を制御用計算１１０に出力する。一方、１１は本発明に
係るストロボ電子ビーム装置の対象とするＥＢパルスト
リガ発生回路（照射タイミング制御手段）であり、ＥＢ
パルストリガ発生回路１１は１動作周期中に複数個のＥ
Ｂパルストリガを発生する。ＥＢパルストリガ発生回路
１１にはＩＣドライバ９からのクロック、周期トリガに
加えてイベントトリガが入力されるとともに、制御用計
算機１０から所定のコントロール信号が入力され、ＥＢ
パルストリガ発生回路１１からは遅延回路１２にＥＢパ
ルストリガが出力される。

遅延回路１２にはさらに制御用計算機１０から指定信号
が入力され、遅延回路１２からは２次電子信号処理回路
８およびＥＢパルスゲートドライバ１３にストロープ信
号が出力される。ＥＢパルスゲートドライバ１３にはさ
らに制御用計算機１０からＥＢパルスゲートドライバ制
御信号が人力され、ＥＢパルスゲートドライバ１３の出
力は電子ビーム鏡筒２の内部に配置されたＥＢパルスゲ
ート１４に接続される。ＥＢパルスゲートドライバ１３
はＥＢパルスゲート１４に電気的なパルスを印加するこ
とにより電子ビームを振ってパルス化させる。また、制
御用計算機１０には表示装置１５が接続される。

第３図は第２図におけるＥＢパルストリガ発生回路１１
の具体的な回路構成図である。第３図において、周期ト
リ・ガおよびイベントトリガはカウンタ２１に入力され
、カウンタ２１は周期トリガとイベントトリガの間のク
ロック数を計数し、結果をレジスタにセットする。計数
結果は減算器２２に出力され、減算器２２はこの計数値
から、減算クロック数指定データの値を引いＪこ値を求
め、ＥＢパルストリガ発生開始ステートのデータとして
カウンタ２３のレジスタにセットする。カウンタ２３は
上記動作の次の周期において、周期トリガ入力タイミン
グからクロックの計数を開始し、上記のＥＢパルストリ
ガ発生開始ステート数と一致したら一致信号を“１”に
しく更に次周期の周期トリガ入力によってリセットされ
るまで保存される）、ＡＮＤゲート２４をＯＮにする。

カウンタ２５はＡＮＤゲート２４ＯＮのタイミングから
ゲート出力クロックの計数を開始して指定されたパルス
数と一致したらインバータ２６を介して一致信号をＡＮ
Ｄゲート２４に出力して“１”にする（ゲート人力Ｃを
“０゛にする）。これにより、ＡＮＤゲート２４がら指
定個数のＥＢパルスが遅延回路１２に出力される。

次に、作用を説明する。

第４図は回路各部の信号のタイミングチャートを示して
いる。第４図（ａ）はクロック、第４図（ｂ）は周期ト
リガ、第４図（Ｃ）はイベントトリガであり、これらの
信号はカウンタ２１に入力され、カウンタ２１は周期ト
リガが入力されると、周期トリガから次にイベントトリ
ガが入力されるまでのクロック数を計数し、計数結果が
例えば４のときはその計数結果を減算器２２のレジスタ
にセットする。減算器２２には制御用計算機１０から減
算クロック数指定データが入力されており、減算器２２
は計数結果（＝４）から指定データの値、例えば３を引
いた値を求めＥＢパルストリガ発生開始ステートのデー
タとしてカウンタ２３のレジスタにセットする。周期ト
リガをもらってからある指定されたところから電子ビー
ムパルスを出さなければならないから、カウンタ２３に
は周期トリガが入力されている。カウンタ２３は、上記
動作の次の周期において、周期トリガ入力タイミングか
らクロックの計数を開始し、上記のＥＢパルストリガ発
生開始ステート数と一致したら一致信号を“１”にし、
ＡＮＤゲート２４をＯＮにする（第４図（ｄ）。

参照）。カウンタ２５はＡＮＤデータ２４ＯＮのタイミ
ングからゲート出力クロックの計数を開始して指定され
たパルス数指定データＮＳと一致したらゲート人力Ｃを
０”にするため一致信号“１　＋ｔを出力する（第４図
（ｅ）参照）。その結果、第４図（ｆ）に示すようにＡ
ＮＤゲート２４がら指定個数のＥＢパルスが出力される
。

ここでは、簡単のため、イベントトリガ入力から°ＥＢ
パルストリガ発生までの動作のみに着目して説明したが
、実際には上記動作・が各周期毎に行われる。

以上述べたように本実施例では、クロック、周期トリガ
以外に外部制御信号としてＩＣドライバ９からイベント
トリガがカウンタ２１に入力され、周期トリガ人力後の
イベントトリガの入力タイミングが記憶される。そして
、次周期で記憶したタイミングを始点にして電子ビーム
パルスがバースト状に発生するようにしている。

したがって、ＩＣの動作においである条件を満足する状
態が検知されたらイベントトリガを発生するＩＣドライ
バ（例えば、ＬＳＩテスタ）によって測定位相範囲を制
御することができ、かつ、上記特定条件が満足されたタ
イミングよりも早いタイミングの電圧測定が可能となる
のでイベントトリガが発生された時点の前後の電圧状態
がよく把握でき、測定範囲を指定するための試行錯誤が
不要となり、ＩＣの故障原因の特定等の作業効率が向上
する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、外部からの制御信号によって測定位相
範囲を指定することによって測定位相範囲を予め設定す
ることを不要にすることができ、かつ、外部制御信号が
検出された周期の後の周期で測定を行うことによって、
制御信号で指定される位相範囲始点より小さい位相の電
圧測定を可能とすることができ、ＩＣの故障原因の特定
等の作業効率を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本原理を説明するための各部の信号
のタイミングチャート、 第２〜４図は本発明に係るストロボ電子ビーム装置の一
実施例を示す図であり、 第２図はその全体構成図、 第３図はそのＥＢパルストリガ発生回路の回路構成図、 第４図はその各部の信号のタイミングチャート、第５図
は従来のストロボ電子ビーム装置のタイミングチャート
である。 １・・・・・・ストロボ電子ビーム装置、２・・・・・
・電子ビーム鏡筒、 ３・・・・・・試料室、 ４・・・・・・被検ＩＣｌ ３・・・・・・ＥＢパルス、 ６・・・・・・２次電子、 ７・・・・・・検出器、 ８・・・・・・２次電子信号処理回路（記憶手段）、９
・・・・・・ＩＣドライバ、 １０・・・・・・制御用計算機（測定手段）、１１・・
・・・・ＥＢパルストリガ発生回路（照射タイミング制
御手段）、 １２・・・・・・遅延回路、 １３・・・・・・ＥＢパルスゲートドライバ、１４・・
・・・・ＥＢパルスゲート、 １５・・・・・・表示装置、 ２１．２３．２５・・・・・・カウンタ、２２・・・・
・・減算器、 ２４・・・・・・ＡＮＤゲート、 ２５・・・・・・インバータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＩＣドライバ（９）から出力されるＩＣクロックを基準
   として電子ビームの照射タイミングを制御する照射タイ
   ミング制御手段（１１）と、前記照射タイミング制御手
   段（１１）の出力に基づいて前記ＩＣクロックに同期し
   て周期動作するＩＣ（４）表面上にパルス状の電子ビー
   ムを該ＩＣ（４）の各繰り返し動作周期毎に複数個照射
   する照射手段と、 前記照射手段によって前記電子ビームを前記ＩＣ（４）
   表面上に照射することによって得られる２次電子信号デ
   ータを、前記ＩＣクロックに対応したアドレスに記憶す
   る記憶手段（８）と、前記記憶手段（８）に記憶された
   ２次電子信号データをもとに前記ＩＣ（４）の各測定点
   の電圧前記照射タイミング制御手段（１１）には、前記
   ＩＣドライバ（９）から測定位相範囲を指定する外部制
   御信号が入力され、該照射タイミング制御手段（１１）
   は該外部制御信号に基づいて前記動作周期中の複数個の
   電子ビーム照射タイミングおよび前記２次電子信号デー
   タ検出の位相範囲を設定するように構成されたことを特
   徴とするストロボ電子ビーム装置（１）。