JPH0321881A

JPH0321881A - Ｌｓｉ診断装置

Info

Publication number: JPH0321881A
Application number: JP1157903A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Furukawa; 古川　泰男; Masaaki Kawabata; 川畑　正明
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-06-20
Filing date: 1989-06-20
Publication date: 1991-01-30

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、ＬＳＩの内部を電子ビームプロービング技術
により診断するＬＳＩ診断装置に関する。

ＬＳＩの高密度化、大容量化が進み、入出力端子での信
号では内部の特性を把握することが困難になってきた。

このため、ＬＳＩ内部の配線に電子ビームプローブを照
射し、発生する二次電子から配線の電圧分布や電圧波形
を測定する電子ビームプロービング技術が実用化される
ようになってきた（古川、稲垣：ｒＬＳｒの非接触診断
技術」電気学会論文誌Ｃ，１０７巻、３号、２４５（昭
６２）に詳しい）。

このような電子ビームプロービング技術によれば、これ
まで困難であったＬＳＩ内部の配線の電圧信号の状態を
容易に把握することができる。このように、電子ビーム
ブロービング技術はＬＳＩの設計の検証や不良の解析に
大きな効果を上げている。

〔従来の技術〕

電子ビームプロービングによるＬＳＩ診断の手法の一つ
に、ＬＳＩ内部の配線の電圧分布像を取得して行う方法
がある。これは電子ビームを配線に照射したときに検出
される二次電子が、配線の電圧が高いときは少なく、低
いときは多いという現象を利用したものである。すなわ
ち、動作中のＬＳＩ表面を電子ビーム走査したときに得
られる二次電子像は配線電圧の高低に応じた明暗の電圧
分布像（以後単に電圧像という）となる。

ここで、第８図に従来のＬＳＩ診断装ａ（電子ビームテ
スタ）の例を示す。真空排気系１０によって内部が真空
とされた電子ビーム鏡筒１００内上部に、電子銃１が配
置され、この電子銃１からステージ９上に配置されたＬ
ＳＩ８の表面に電子ビーム２が照射される。電子ビーム
２は電子レンズ３によって細く絞られ、偏向器４により
走査される。ＬＳＩ８はＬＳＩドライバ１１により動作
状態に置かれる。電子ビーム２がＬＳＩ８の表面に照射
されることによって発生した二次電子は電子検出器５に
より検出され、照射された配線の電圧の高低に応じた信
号を信号処理回路■３に出力する。信号処理回路１３は
入力された二次電子検出信号の増幅、波形整形、電圧レ
ベル変換等の信号処理を行う。処理された信号は計算機
１４に入力され、対応する電圧像形成のための処理に供
される。計算機１４は処理した信号を画像メモリ１５に
蓄積したのち、ディスプレイ１６に送る。

ディスプレイ１６では図示するような電子ビーム走査線
による配線電圧像を表示する。

このようにして表示される配線電圧像を利用することに
より、ＬＳＩ内部の不良状態を検出することが可能とな
る。例えば、第９図に示すように、正常動作ＬＳＩの配
線電圧像（同図（ａ））と異常動作ＬＳＩの配線電圧像
（同図（ｂ））とを比較すると、配線中に断線などの欠
陥があった場合、配線に明暗の変化が生じるので、この
変化を見出すことにより容易に欠陥の存在を検出するこ
とができる。（このような手法に基づ＜ＬＳＩの故障検
出技術の事例は、久慈、玉真、永谷、須藤：「オンライ
ン電子ビームテスタ」学術振興会１３２委員会第８５回
研究会資料、９　７’　（１９８３）、岡田、貫井、浅
井：「論理デバイスの自動故障解析用ＥＢテスト・シス
テム」学術振興会１３２委員会第１０１回研究会資料、
５　７　（１９８？）などに詳しい）。

しかし、ＬＳＩへの入力パターンが時々刻々変化するよ
うな場合、ある特定の入力パターンでの電圧像を得るた
めには、ＬＳＩの動作周期に同期した電子ビームパルス
で走査するストロボ法をとる必要がある（このストロボ
法については、裏、藤岡：　「ストロボ走査電子顕微鏡
と半導体素子への応用」電子ビーム研究第一巻、大阪大
学工学部電子ビーム研究施設、１９７９年１１月に詳し
い）。ストロボ法はＬＳＩの動作周期と同明した電子ビ
ームパルスを照射するので、動作しているＬＳＩであっ
ても、あたかも静止しているかのように特定の入力状態
での電圧像を得ることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このストロボ法で電圧像を得る場合の問題は長
い時間がかかるということである。たとえば、入力パターン数：　１０００人力周波数：１０ＭＨＺ電圧像の画素数・５１２Ｘ５１２＝２．６Ｘ１０５とした場合、ＬＳＩ動作の周期は１０００／（ＩＯＸＩＯ６　＝０．１ミリ秒となるので
、最小でも（一周期に各入力パターンに対応する電圧像
の画素を１ヶずつ取得できるとした場合）、５１２ｘ５１２ｘ０．１ｘｌＯ’ｘ　（加算平均化回数
ξ１０）＝２６０秒の時間が必要となる。しかも、この電圧像を記憶するために２．６Ｘ１　０５Ｘ１０００＝２６０Ｍｂ　ｉ　ｔとい
う大容量のメモリを必要とする。正常、異常ＬＳＩのそ
れぞれについて画像取得を行うとすれば、時間と容量は
上記の値の２倍を必要とする。

このため、電圧像によるＬＳＩの動作解析は、その内部
状態が入力パターンによってのみ規定される組み合わせ
回路からなるＬＳＩに限定されているのが実情である。

特定の入力パターンでの内部状態がそれ以前の人力パタ
ーンの系列によって影響を受ける順序回路からなるＬＳ
Ｉ（ほとんどのＬＳＩが順序回路からなる）に対して電
圧像によるＬＳＩの動作解析を適用するのは困難である
。

本発明は、電圧像を用いてのＬＳＩ内部の診断を短時間
、かつ、少ないメモリ容量で実現可能なＬＳＩ診断装置
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明は診断対象ＬＳＩ（
８）の内部配線に電子ビーム（２）を照射し、発生した
二次電子（６）の量を検出（５）して当該内部配線の論
理状態を判定することにより診断を行うＬＳＩ診断装置
において、前記ＬＳＩ（８）の内部配線パターンのうち
特定の配線を指定する指定入力手段（２０）と、指定さ
れた配線からの二次電子（６）の検出値に基づく論理判
定結果に応じて当該配線の画像（１７）を他の配線とは
異なる表示態様で表示する表示手段（１６）と、を備え
て構成する。

〔作用〕

本発明は次のように作用する。診断対象ＬＳＩ（８）の
内部配線パターンのうち、診断したい（電圧像として表
示したい）配線を選択して指定人力手段（２０）により
指定する。すると、指定された配線に電子ビーム（２）
が照射され、その配線の照射部分から二次電子（６）が
発生する。

この二次電子（６）量の検出値に基づいて当該配線の論
理状態（論理′１”または″０”）が判定される。その
判定結果に応じて当該配線の画像（電圧像）が他の配線
とは異なる表示状態で表示手段（１６）により表示され
る。表示態様としては、例えば、明暗を異にする、色調
を異にする、点滅表示する等が考えられる。

このように、診断したい配線を個別的に、かつ、直接的
に画像イメージで検査することができるため、短時間で
診断が可能となり、また指定した配線のみ処理し、配線
パターン全体をスキャンするわけではないので表示処理
に必要な画像メモリの容量を低減することができ、所期
の目的を達成する。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第ｔ図に本発明の実施例を示す。第ｌ図において第８図
（従来例）と重複する部分には同一の符号を附して以下
説明する。

電子ビーム鏡筒１００において電子ビーム走査によって
得た配線の像を計算機１４に取り込み、画質の改良など
を行った後、第１画像メモリ１５に記憶し、第１ディス
プレイ１６にＬＳＩ配線の電子ビーム走査像として表示
する。この計算機１４を経由して第１ディスプレイ１６
の画面上で電子ビームによって論理状態を測定すべき配
線の位置を人力装置２０により指定し、配線番号との対
応付けをおこなう。これは、たとえばキーボードやマウ
スなどの入力装置２０を使用して行う。

ディスプレイ■６で■〜■が配線の番号でＸ印が電子ビ
ーム照射する配線の位置である。このような機能はＬＳ
ＩのＣＡＤデータによっても実現することができる。す
なわち、記憶装置２１に記憶されているＬＳＩの配線の
レイアウト情報を計算機１４に読み込み、領域の切り出
しなどの処理を行って、レイアウトパターンを第２画像
メモリ１８に記憶して、ディスプレイ１９に表示する。

このディスプレイ１９上で同様に測定すべき配線の指示
を行う。この場合、電子ビーム走査像とレイアウトパタ
ーンとの大きさ、位置などの対応関係を予めつけておく
必要がある。

測定すべき位置の指示が終了したら、測定に入る。すな
わち、入力装置２０による指示に基づき、計算機１４か
らの制御信号によって電子ビーム２は指示された配線の
位置を照射して、本発明者らが開発したマルチストロボ
法（川畑、武藤、椋、大窪、古川「電子ビームテスタに
よる論理測定」学術振興会１３２委員会第１０５回研究
会資料、４　２　（１９８８）に詳しい）によって次々
に配線の電圧を測定し、論理状態″０”，“１”を判定
していく。このマルチストロボ法によれば、先のＬＳＩ
の動作条件では、論理の測定時間は以下のようになる。

↓０００Ｘ１０’Ｘ（加算平均回数’−１０００）＝０
．１秒したがって、１００本程度の配線の論理状態を測定する
としても、所要の測定時間は１０秒程度で済む。

このようにして測定した各配線の論理の測定例を第２図
に示す。横軸はＬＳＩへの入力信号のノくターン（テス
トパターン２２）の番号を示す。すなわち入力パターン
に対応する、各配線の論理状態を示したものである。

第３図に第２図の論理状態を記憶したメモリの内容を示
す。′０″を０，″１”を１としてメモリに記憶してい
る。

第４図にメモリに記憶された配線の論理状態から配線の
電圧像を表示する方法を示す。電子ビーム鏡筒１００で
測定した配線の論理を計算機１４内の第１内部メモリ１
４−２に記憶する。配線の電子ビーム走査像を記憶して
いる第１画像メモリ１５から電子ビーム走査像の情報を
計算機１４に読み込んでＣＰＵ１４−１により処理し、
配線の位置情報を抽出して第２内部メモリ１４−３に記
憶する。この配線の位置情報は、配線が多角形と見なし
て、その頂点の座標などからなる。この抽出方法は計算
機による画像処理技術として既知であるので、ここでは
述べない。

メモリ１４−２から配線の論理状態、メモリ１４−３か
ら配線の位置情報をＣＰＵ１４−１に読み込み、ＣＰＵ
１４−１にて配線の明暗あるいは色を決定する情報を構
成する。すなわち、たとえば論理が“０″の配線は明る
く、論理が“１”の配線は暗くディスプレイに表示され
るような配線の電圧像の情報を作威して、画像メモリ２
３に記憶して、ディスプレイ１６に表示する。このよう
な配線の電圧像の情報を作成するための時間は数秒です
む。配線の電圧像の情報は論理が“０”の配線は青、“
１”の配線は赤というように色の情報であっても良いの
は勿論である。

このようにして配線の電圧像の情報を作成すれば、各入
力パターンに応じて、第５図に示すように配線の電圧像
を次々に表示していくことができる。この電圧像は第３
図に対応しており論理“０”を白で論理“１”を黒で表
示している。このようにすれば、ＬＳＩへの入力パター
ンに応じて、配線の論理状態がどのように変化していく
かを、目で把握することができる。

こうした電圧像の測定表示方式を利用すれば、正常、異
常ＬＳＩの電圧像の比較による故障箇所の摘出を容易化
することができる。第６図に、たとえば異常動作をした
ＬＳＩの配線の論理状態を記憶したメモリの内容を示す
。ここでは１１，１２，１３．・・・ｋの入力パターン
において、第３図の正常ＬＳＩと異なった論理状態を示
している。

第３図と第６図に示す論理状態を比較し、論理状態が相
違している配線を表示すれば、異常ＬＳＩの配線の論理
の誤りを摘出することができる。第７図はこのようにし
て摘出された誤った論理を示した配線をディスプレイに
表示したものである。

斜線部が本来“ｌ″′であるべきものが“０”と誤った
動作をしている配線、黒色部が本来“０”であるべきも
のが“１”と誤って動作している配線を示している。入
力パターン１■で■の配線が誤動作を始め、その誤動作
が入力パターンの変化につれて■，■，■，・・・■の
配線に伝播していく様子が分かる。このような、誤動作
配線と誤動作の伝播を設計回路図と比較参照することに
より、故障箇所を容易に摘出することができる。

以上の実施例で述べたように、本発明によれば、従来の
方法に比較して、電圧像の取得時間と必要なメモリ容量
は以下のように格段に短縮かつ低減ただし、上記の条件
として、上述のように入力パターン数：　１０００人力パターン周波数：１０ＭＨｚ測定配線数：１００本電圧像の画素数：５１２Ｘ５１２としている。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、多数の入力パターンに対
応するＬＳＩ配線の電圧像情報を短時間で取得し、表示
することができる。また、電圧像の取得、表示に要する
メモリ容量を格段に低減することができる。この結果、
論理動作の異常な配線を短時間に容易に摘出することが
できるので、ＬＳＩの故障診断の効率を格段に向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＬＳＩ診断装置の実施例のブロッ
ク図、第２図は各配線の信号論理測定例の説明図、第３図は各
配線の信号論理の記録データ例の説明図、第４図は配線の論理状態記憶データの表示装置のブロッ
ク図、第５図は入力パターン番号に対応する配線の電圧像の説
明図、第６図は異常ＬＳＩの配線の論理状態記憶データの説明
図、第７図は誤った論理状態の配線電圧像の表示例の説明図
、第８図は従来のＬＳＩ診断装置のブロック図、第９図は
配線電圧像の説明図である。１００・・・電子ビーム鏡筒１・・・電子銃２・・・電子ビーム３・・・電子レンズ４・・・偏向器５・・・電子検出器６・・・二次電子８・・・ＬＳＩ９・・・ステージ ■０・・・真空排気系１１・・・ＬＳＩドライバ ■２・・・偏向信号発生回路１３・・・信号処理回路 ■４・・・計算機１５・・・第１画像メモリｔ６・・・第１ディスプレイ１７・・・ＬＳＩの内部配線の電子ビーム走査線像１８
・・・第２画像メモリｌ９・・・第１ディスプレイ２０・・・入力装置２１・・・記憶装置２２・・・テストパターン２３・・・表示用画像メモリｅＯ ■−−−−−−−（Ｅ）橿違嘲ひ ○ Ｏ０−−−−−−−−■ 橿源綱 ■ デノスブレイ配機の論理状管記憶データの表示装置のブロック図入力
パター７番号入力パター７番号に対応する配線の電圧像Ｏ説明図第　
　５　　図仁口刀１−０の誤り ■一■０−１０誤シ誤った論浬状態の配＠電圧像Ｏ表示例の説明図ｗ　７　
　図一一一高電圧＝＝コ低電圧従来のＬＳＩ診断装置のプロ，ク図 −５４・配線電圧像の説明図第　９２

Claims

【特許請求の範囲】診断対象ＬＳＩ（８）の内部配線に電子ビーム（２）を
照射し、発生した二次電子（６）の量を検出（５）して
当該内部配線の論理状態を判定することにより診断を行
うＬＳＩ診断装置において、前記ＬＳＩ（８）の内部配
線パターンのうち特定の配線を指定する指定入力手段（
２０）と、指定された配線からの二次電子（６）の検出
値に基づく論理判定結果に応じて当該配線の画像（１７
）を他の配線とは異なる表示態様で表示する表示手段（
１６）と、を備えたことを特徴とするＬＳＩ診断装置。