JPH0341376A

JPH0341376A - 電子ビーム装置

Info

Publication number: JPH0341376A
Application number: JP1176179A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Okubo; 大窪　和生; Takayuki Abe; 貴之安部; Soichi Hama; 壮一濱; Kazuyuki Ozaki; 一幸尾崎; Akio Ito; 昭夫伊藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-07-07
Filing date: 1989-07-07
Publication date: 1991-02-21

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】〔概要〕電子ビーム装置に関し、１クロツクサイクル内におけるテストデバイスの状態変
化を精度良く測定できる電子ビーム装置を提供すること
を目的とし、試料に印加される周期的なクロック信号に同期し照射手
段によりパルス状の電子ビームを該試料上に照射し、該
試料表面から放出される２次電子を検出し、測定手段に
より試料上の電子ビーム照射点の電圧を測定する電子ビ
ーム装置において、前記クロック信号を逓倍する逓倍手
段を設け、前記照射手段は、逓倍手段により逓倍された
クロック信号の整数倍の周波数を有するパルス信号に同
期して前記電子ビームを照射するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、電子ビーム装置に係り、詳しくは、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、ＩＣ内部配線の電圧波形を測定し
動作状態の診断を行う電子ビーム（ＥＢ）プローハと称
される電子ビーム装置に関する。

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
電子じ−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ＩＣ
表面の特定部分の電圧状態を測定することかできる。

さらに、ＩＣを特定のクロックく例えば、ＩＭＨｚのク
ロック）によって動作させた場合、該ＩＣが例えば１０
０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クロツク毎に同し電圧
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、ｒｃが１繰り返し動作周期毎に同し動作を
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兆ングにおける
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
し位相で他の部分に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パルス照射クイごン
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。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の電子ビーム装置では、
ＬＳＩクロ・／りに同期した配線の電圧レベル変化を測
定するために、マルチストロボ法を用いているが、マル
チストロボ法では、１クロツクあたり１回だけ電子ビー
ムを照射し、電子ビーム照射時の配線電圧を測定する構
成となっていたため、従来のマルチストロボ法が適用で
きるのは、クロックサイクル内の論理が静定しているタ
イくングに限られる。

例えば、第３図はクロックとストローブとの関係を示す
タイミングチャートであり、ＬＳＩのステー１〜（状態
）が１〜Ｍへと順次変化するとき、同一状態を繰り返す
周期に同期して周期トリガが出力され、電圧測定のため
のストローブ信号は１クロツタに１回だけ出力される。

ところが、ＬＳＩデバイスの状態は例えば第４図に示す
ようにクロック（ＣＬ　Ｋ）のパルス変化に遅れてアド
レス信号（ＡＤＲ）が変化し、その後データの認識（Ａ
ＣＣ）が行われる如く、１クロツクサイクル内で遷移す
るため、デバイスの動作タイごング検証にはより高い時
間分解能の測定が必要であるにも拘らず、従来の装置で
はこの要求に答えることができないという問題点があっ
た。

特に、パイプライン動作のモニターやゲートアレイのデ
パックでは、１クロツク内の電圧状態変化を捉える必要
がある。

そこで本発明は、１クロツクサイクル内におけるテスト
デバイスの状態変化を精度良く測定できる電子ビーム装
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］本発明による電子ビーム装置は上記目的達成のため、試
料に印加される周期的なクロック信号に同期し照射手段
によりパルス状の電子ビームを該試料上に照射し、該試
料表面から放出される２次電子を検出し、測定手段によ
り試料上の電子ビーム照射点の電圧を測定する電子ビー
ム装置において、前記クロック信号を逓倍する逓倍手段
を設け、前記照射手段は、逓倍手段により逓倍されたク
ロック信号の整数倍の周波数を有するパルス信号に同期
して前記電子ビームを照射するように構成している。

〔作用〕

本発明では、クロック信号が逓倍されて整数倍（例えば
、ｎ倍）の周波数を有するパルス信号が生成され、該パ
ルス信号に同期して電子ビームが試料に照射される。

したがって、クロックパルス間の時間間隔をｎ等分した
任意のタイミングで電子ビームを照射でき、１クロンク
サイクル内での状態遷移を測定可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１．２図は本発明に係る電子ビーム装置の一実施例を
示す図であり、第１図はその全体構成図である。第１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ＩＣ（試料）４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次電子信号処理回路８に入力
する。また、被検ＩＣ４はパターンジェネレーク（ＰＧ
）あるいはＬＳＩテスタからなるＩＣドライ八へによっ
て動作し、２次電子信号処理回路８にはＩＣドライバ９
からのクロックがクロック逓倍器（逓倍手段に相当）１
０によって逓倍されて人力されるとともに、周期トリガ
がＩＣドライバ９から入力され、さらに、制御用計算機
１１からの制御信号および後述する遅延回路１３からの
ストローブ信号が人力し、２次電子信号処理回路８から
は制御用計算機１１に出力データおよびシーケンスコン
１−ロールに必要な動作終了信号等が出力される。クロ
ック逓倍器１０は、例えばＰＬＬを用いて構成され、Ｉ
Ｃドライバ９からのクロック信号を逓倍して整数倍（例
えば、ｎ倍）の周波数を有するパルス信号を生成する。

なお、一般に、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はできず
、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。そのため、
２次電子信号処理回路８はクロック逓倍器１０からのパ
ルス信号、ＩＣドライバ９からの周期トリガおよび制御
用計算機１１からの制御信号に従って２次電子信号をサ
ンプリングし、この検出された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機１１に出力する。

一方、１２はＥＢパルストリガ発生回路であり、ＥＢパ
ルストリガ発生回路１２は１動作周期中に複数個のＥＢ
パルストリガを発生する。ＥＢパルストリガ発生回路１
２にはクロック逓倍器１０からのパルス信号およびＩＣ
ドライバ９からの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１１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１
２からは遅延回路１３にＥＢパルストリガが出力される
。この場合、ＥＢパルストリガ発生回路１２はクロック
逓倍器ＩＯからのパルス信号に同期して１クロツク中に
複数回のＢＢパルストリガを生成する。遅延回路１３に
はさらに制御用計算機１１から指定信号が人力され、遅
延回路１３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１４にストローブ信号が出力される
。ＥＢパルスゲートドライバ１４０にはさらに制御用計算機１１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１
４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１５に接続される。ＥＢパルスゲートドライ
バ１４はＥＢパルスゲート１５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１１には表示装置１６が接続される。

上記ＥＢパルス）　ＩＪガ発生回路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１
５および制御用計算機１１は全体として照射手段１７を
構威し、２次電子信号処理回゛路８および制御用計算機
１１は測定手段１８を構成する。

次に、作用を説明する。

測定シーケンスは次の通りである。まず、制御用計算機
１１で発生したテストヘクトルをＩＣドライバ９にダウ
ンロードするとともに、マルチストロボ測定系、すなわ
ちＥＢパルストリガ発生回路１２等を含む照射手段１７
および測定手段１８を初期化する。次いで、ＩＣドライ
バ９でテストヘクトル１に従ってテストパターンを繰り返し発生し、テストパタ
ーンの開始タイくングを示すトリガ信号と被検ＩＣ４（
すなわち、Ｄ　Ｕ　Ｔ　：　ｄｅｖｉｃｅ　ｕｎｄｅｒ
ｔｅｓ　ｔ　（テストデバイス））を駆動するためのク
ロック信号を被検ＩＣ４に供給する。その後、測定手段
１８ではトリガ信号を基準としてクロック信号のｎ倍の
パルス信号に同期して２次電子信号のサンプリングを行
い、そのサンプリング結果に基づいて被検ＩＣ４の信号
電圧の測定が行われる。

このため、本実施例ではｌクロックの１／Ｈの時間精度
で被検ＩＣ４内部の状態変化を追跡できる。言い換えれ
ば、第２図に示すように、逓倍されたクロックパルスを
用いるため、クロック信号間の時間間隔をｎ等分した任
意のタイミングに電子ビームを照射できるため、■クロ
ックサイクル内における被検ＩＣ４の状態遷移を正確に
測定することができる。その結果、パイプラン動作のモ
ニタやゲートアレイのデハソクにおいてもｌクロック内
の電圧状態を精密に捉えることかできる。

なお、実際上ＩＣドライバ９のクロ・ツク信号を２１０逓倍すると、非常に精密なタイくング解析が可能と
なる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、クロックパルス間の時間間隔を複数に
分割した任意のタイミングで電子ビームを照射している
ため、１クロツクサイクル内におけるテストデバイスの
状態変化を精度良く測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明に係る電子ビーム装置の一実施例を
示す図であり、第１図はその全体構成図、第２図はその測定のタイごングチャート、第３図は従来
の電子ビーム装置の測定のタイミングチャート、第４図はＬＳＩデバイスの状態変化を示す図である。３ ■・・・・・・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ＩＣｌ３・・・・・・ＥＢパルス、６・・・・・・２次電子、７・・・・・・検出器、８・・・・・・２次電子信号処理回路、９・・・・・・
ＩＣドライバ、１０・・・・・・クロック逓倍器（逓倍手段）１１・・
・・・・制御用計算機、１２・・・・・・ＥＢパルストリガ発生回路、１３・・
・・・・遅延回路、１４・・・・・・ＥＢパルスゲートドライバ、１５・・
・・・・ＥＢパルスゲート、１６・・・・・・表示装置、１７・・・・・・照射手段、４

Claims

【特許請求の範囲】試料（４）に印加される周期的なクロック信号に同期し
照射手段（１７）によりパルス状の電子ビーム（５）を
該試料（４）上に照射し、該試料（４）表面から放出される２次電子（６）を検出
し、測定手段（１８）により試料（４）上の電子ビーム
照射点の電圧を測定する電子ビーム装置において、前記クロック信号を逓倍する逓倍手段（１０）を設け、前記照射手段（１７）は、逓倍手段（１０）により逓倍
されたクロック信号の整数倍の周波数を有するパルス信
号に同期して前記電子ビーム（５）を照射するようにし
たことを特徴とする電子ビーム装置。