JPH05347338A - 微細回路の動作状態検査装置 - Google Patents
微細回路の動作状態検査装置Info
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- JPH05347338A JPH05347338A JP4156350A JP15635092A JPH05347338A JP H05347338 A JPH05347338 A JP H05347338A JP 4156350 A JP4156350 A JP 4156350A JP 15635092 A JP15635092 A JP 15635092A JP H05347338 A JPH05347338 A JP H05347338A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 超高集積化された極微細な集積回路内部の動
作状況を、高速で正確に評価する微細回路の動作状態検
査装置を得る。 【構成】 微細探針６と、探針・被測定試料間に働く原
子間力またはトンネル電流の検出手段と、探針６の位置
検出用の光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡と、試料台
４および探針６の移動機構と、これらの移動機構を共に
制御する中央駆動系制御装置１４と、探針６と被測定試
料２とから電気信号を得て処理する装置とを有する。
作状況を、高速で正確に評価する微細回路の動作状態検
査装置を得る。 【構成】 微細探針６と、探針・被測定試料間に働く原
子間力またはトンネル電流の検出手段と、探針６の位置
検出用の光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡と、試料台
４および探針６の移動機構と、これらの移動機構を共に
制御する中央駆動系制御装置１４と、探針６と被測定試
料２とから電気信号を得て処理する装置とを有する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超高集積回路内の回路
動作状況を直接評価できる微細回路の動作状態検査装置
に関するものである。
動作状況を直接評価できる微細回路の動作状態検査装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】集積回路の動作状況を評価する方法とし
ては、従来、大きく分けて２種類の方法がある。まず、
第１の方法は、集積回路上の動作状況を知りたい位置に
探針をあて電気信号を直接計測する方法である。この方
法は装置構成が簡単で検出信号の信頼性が高い。また、
第２の方法は走査型電子顕微鏡を応用した方法であり、
この方法は、まず走査型電子顕微鏡により集積回路上の
測定部位を探し、つぎに上記測定部位に収束した電子線
を照射して、出てきた２次電子のエネルギーを分析する
ことにより配線の電位を測定するものであって、この方
法は非常に微細な集積回路でも評価することが可能であ
る。
ては、従来、大きく分けて２種類の方法がある。まず、
第１の方法は、集積回路上の動作状況を知りたい位置に
探針をあて電気信号を直接計測する方法である。この方
法は装置構成が簡単で検出信号の信頼性が高い。また、
第２の方法は走査型電子顕微鏡を応用した方法であり、
この方法は、まず走査型電子顕微鏡により集積回路上の
測定部位を探し、つぎに上記測定部位に収束した電子線
を照射して、出てきた２次電子のエネルギーを分析する
ことにより配線の電位を測定するものであって、この方
法は非常に微細な集積回路でも評価することが可能であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来技術
においては、上記第１の方法が余り微細な集積回路の評
価には向かないという問題点があり、上記第２の方法
は、２次電子の運動エネルギーから電位を計測するため
に、測定値の精度に問題点がある。
においては、上記第１の方法が余り微細な集積回路の評
価には向かないという問題点があり、上記第２の方法
は、２次電子の運動エネルギーから電位を計測するため
に、測定値の精度に問題点がある。
【０００４】本発明は、上記の問題点を解決し、極微細
な集積回路上から信頼性が高い信号を検出することがで
きる、微細回路の動作状態検査装置を得ることを目的と
する。
な集積回路上から信頼性が高い信号を検出することがで
きる、微細回路の動作状態検査装置を得ることを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、極微細な探
針と、該探針と被測定試料との間に作用する原子間力ま
たはトンネル電流を検出する手段と、上記被測定試料を
設置し移動できる試料台と、上記探針を上記被測定試料
面上で走査する機能と、上記探針を上記被測定試料に接
触または近接させることにより、上記被測定試料からの
電気信号を検出し処理する手段を有することにより達成
される。
針と、該探針と被測定試料との間に作用する原子間力ま
たはトンネル電流を検出する手段と、上記被測定試料を
設置し移動できる試料台と、上記探針を上記被測定試料
面上で走査する機能と、上記探針を上記被測定試料に接
触または近接させることにより、上記被測定試料からの
電気信号を検出し処理する手段を有することにより達成
される。
【０００６】
【作用】本発明は、探針と被測定試料との間に作用する
原子間力またはトンネル電流を検出する手段を用いるこ
とによって、極微細な集積回路の配線であってもその配
線形状を観測し、正確に測定位置を検出することがで
き、極めて微小な測定部位にだけ正確に探針を接触また
は近接することができる。したがって、接触または近接
した上記探針によって集積回路の配線から電気信号を得
て、上記集積回路の動作状態を評価することができる。
また、本発明の微細回路の動作状態検査装置において
は、上記のように探針を用いて集積回路の動作状態を直
接電気的に計測するため、検出信号の信頼性が高い動作
状態の検査装置を得ることが可能である。
原子間力またはトンネル電流を検出する手段を用いるこ
とによって、極微細な集積回路の配線であってもその配
線形状を観測し、正確に測定位置を検出することがで
き、極めて微小な測定部位にだけ正確に探針を接触また
は近接することができる。したがって、接触または近接
した上記探針によって集積回路の配線から電気信号を得
て、上記集積回路の動作状態を評価することができる。
また、本発明の微細回路の動作状態検査装置において
は、上記のように探針を用いて集積回路の動作状態を直
接電気的に計測するため、検出信号の信頼性が高い動作
状態の検査装置を得ることが可能である。
【０００７】
【実施例】つぎに本発明の実施例を図面とともに説明す
る。図１は本発明による微細回路の動作状態検出装置の
実施例における基本構成を示す図、図２は上記実施例の
被測定試料上における探針の状態を説明する図で、
（ａ）は探針を被測定試料表面上で走査し形状を観測す
る状態を示す図、（ｂ）は探針を測定部位に接触させ電
気信号を測定する状態を示す図、図３は走査型電子顕微
鏡で実施した場合の他の実施例における基本構成図であ
る。
る。図１は本発明による微細回路の動作状態検出装置の
実施例における基本構成を示す図、図２は上記実施例の
被測定試料上における探針の状態を説明する図で、
（ａ）は探針を被測定試料表面上で走査し形状を観測す
る状態を示す図、（ｂ）は探針を測定部位に接触させ電
気信号を測定する状態を示す図、図３は走査型電子顕微
鏡で実施した場合の他の実施例における基本構成図であ
る。
【０００８】本発明の説明をする前に、図１に記されて
いる原子間力顕微鏡について簡単に説明する。原子間力
を検出する上記原子間力顕微鏡は図１に示すように、お
おまかに分類して、探針６と、原子間力顕微鏡駆動部７
と、上記探針６の変位を検出するためのレーザ光源８と
光位置検出装置９との３つの基本構成からなっている。
上記探針６は非常に鋭利に加工されており、上記探針６
を被測定面上に近接させると、探針６と被測定試料との
間に原子間力が作用し、上記探針６が変位する。この探
針の変位をレーザ反射光１０を利用して光位置検出装置
９によって検出する。この時、上記探針６の変位が一定
になるように保ち、原子間力顕微鏡駆動部７により探針
６を走査すれば、上記探針６の縦方向（被測定試料と探
針とを結ぶ直線方向）の駆動量は、上記被測定試料表面
の形状を反映しており、被測定試料表面の極微細な形状
を測定することができる。
いる原子間力顕微鏡について簡単に説明する。原子間力
を検出する上記原子間力顕微鏡は図１に示すように、お
おまかに分類して、探針６と、原子間力顕微鏡駆動部７
と、上記探針６の変位を検出するためのレーザ光源８と
光位置検出装置９との３つの基本構成からなっている。
上記探針６は非常に鋭利に加工されており、上記探針６
を被測定面上に近接させると、探針６と被測定試料との
間に原子間力が作用し、上記探針６が変位する。この探
針の変位をレーザ反射光１０を利用して光位置検出装置
９によって検出する。この時、上記探針６の変位が一定
になるように保ち、原子間力顕微鏡駆動部７により探針
６を走査すれば、上記探針６の縦方向（被測定試料と探
針とを結ぶ直線方向）の駆動量は、上記被測定試料表面
の形状を反映しており、被測定試料表面の極微細な形状
を測定することができる。
【０００９】上記の原子間力顕微鏡に関する説明をもと
に、図１を用いて本発明による微細回路の動作状態検査
装置の基本動作を説明する。まず、光学顕微鏡１により
被測定試料２上の配線３を観察し、試料台４を試料台制
御装置１１を介して試料台駆動部５により移動させ、原
子間力顕微鏡の探針６を図２（ａ）に示すように、被測
定試料２上の測定部位近傍に配置する。つぎに、原子間
力顕微鏡を原子間力顕微鏡駆動部７により上記測定部位
近傍で走査し、測定部位近傍の形状を測定する。このよ
うにして上記原子間力顕微鏡より得られた被測定試料表
面の情報から、上記測定部位の座標を決定する。測定部
位の座標が決定したら図２（ｂ）に示すように、探針６
を被測定試料２の表面におろし、上記被測定試料面に形
成された集積回路上の配線３と上記探針６とを接触させ
る。この時に接触させる上記探針６は、導電性の材料で
形成されている。したがって、上記探針６を通して検出
された電気信号を、信号処理装置１２により適当に増幅
等の処理をほどこすことによって、集積回路の動作状況
を観測することができる。
に、図１を用いて本発明による微細回路の動作状態検査
装置の基本動作を説明する。まず、光学顕微鏡１により
被測定試料２上の配線３を観察し、試料台４を試料台制
御装置１１を介して試料台駆動部５により移動させ、原
子間力顕微鏡の探針６を図２（ａ）に示すように、被測
定試料２上の測定部位近傍に配置する。つぎに、原子間
力顕微鏡を原子間力顕微鏡駆動部７により上記測定部位
近傍で走査し、測定部位近傍の形状を測定する。このよ
うにして上記原子間力顕微鏡より得られた被測定試料表
面の情報から、上記測定部位の座標を決定する。測定部
位の座標が決定したら図２（ｂ）に示すように、探針６
を被測定試料２の表面におろし、上記被測定試料面に形
成された集積回路上の配線３と上記探針６とを接触させ
る。この時に接触させる上記探針６は、導電性の材料で
形成されている。したがって、上記探針６を通して検出
された電気信号を、信号処理装置１２により適当に増幅
等の処理をほどこすことによって、集積回路の動作状況
を観測することができる。
【００１０】上記記載が本発明による微細回路の動作状
態検査装置の基本動作を示すものであるが、高集積化さ
れた集積回路を実用的に評価するためには、上記探針６
を被測定試料２の測定部位に高速でかつ正確に移動させ
なければならない。このような要求を達成するための方
法を図１にもとづいて説明する。図１の装置構成に示さ
れている試料台４の制御系１１と原子間力顕微鏡駆動部
７の制御系１３とは、中央駆動系制御装置１４により連
動して動作する。上記中央駆動系制御装置１４には計算
機が内蔵されており、上記被測定試料２の表面における
配線パタン３の情報が入力されている。したがって、上
記基本動作で説明した方法により、まず上記探針６を適
当な基準になる位置に配置する。その後、測定したい部
位を上記中央駆動系制御装置１４に入力すれば、上記中
央駆動系制御装置１４は装置内に入力されている配線パ
タンと照合して、試料台４の制御系１１および原子間力
顕微鏡駆動部７の制御系１３とを自動的に制御し、上記
探針６を所望の測定部位に高速度で配置することができ
る。
態検査装置の基本動作を示すものであるが、高集積化さ
れた集積回路を実用的に評価するためには、上記探針６
を被測定試料２の測定部位に高速でかつ正確に移動させ
なければならない。このような要求を達成するための方
法を図１にもとづいて説明する。図１の装置構成に示さ
れている試料台４の制御系１１と原子間力顕微鏡駆動部
７の制御系１３とは、中央駆動系制御装置１４により連
動して動作する。上記中央駆動系制御装置１４には計算
機が内蔵されており、上記被測定試料２の表面における
配線パタン３の情報が入力されている。したがって、上
記基本動作で説明した方法により、まず上記探針６を適
当な基準になる位置に配置する。その後、測定したい部
位を上記中央駆動系制御装置１４に入力すれば、上記中
央駆動系制御装置１４は装置内に入力されている配線パ
タンと照合して、試料台４の制御系１１および原子間力
顕微鏡駆動部７の制御系１３とを自動的に制御し、上記
探針６を所望の測定部位に高速度で配置することができ
る。
【００１１】上記実施例に示した原子間力顕微鏡におい
ては、図２（ｂ）に示すように、上記探針６を被測定試
料２の表面上に設けた配線３に接触させているが、この
ように探針６を配線３に接触させることなく上記配線３
に数Å程度まで近接させることによって、上記探針６と
上記配線３との間に流れるトンネル電流の変化にもとづ
いて、両者を接触させることによって得られる上記電気
信号と同等の情報を得ることが可能である。
ては、図２（ｂ）に示すように、上記探針６を被測定試
料２の表面上に設けた配線３に接触させているが、この
ように探針６を配線３に接触させることなく上記配線３
に数Å程度まで近接させることによって、上記探針６と
上記配線３との間に流れるトンネル電流の変化にもとづ
いて、両者を接触させることによって得られる上記電気
信号と同等の情報を得ることが可能である。
【００１２】図３に示す本発明の他の実施例は、図１に
示す上記実施例で用いた光学顕微鏡１のかわりに、電子
顕微鏡を使用し、原子間力顕微鏡の探針と被測定試料と
の相対的位置を計測するようにした装置構成である。本
実施例の場合には測定に電子線を用いるため、被測定試
料や試料台をはじめ原子間力顕微鏡は真空内に設置され
る。さらに、被測定試料２の表面を走査型電子顕微鏡を
用いて観察するために、電子源１５、電子線光学系１６
および２次電子検出器１７を設置している。本実施例の
基本動作等は図１に示した装置構成の場合と同様で、探
針６の位置を観測する手段が走査型電子顕微鏡になった
だけである。
示す上記実施例で用いた光学顕微鏡１のかわりに、電子
顕微鏡を使用し、原子間力顕微鏡の探針と被測定試料と
の相対的位置を計測するようにした装置構成である。本
実施例の場合には測定に電子線を用いるため、被測定試
料や試料台をはじめ原子間力顕微鏡は真空内に設置され
る。さらに、被測定試料２の表面を走査型電子顕微鏡を
用いて観察するために、電子源１５、電子線光学系１６
および２次電子検出器１７を設置している。本実施例の
基本動作等は図１に示した装置構成の場合と同様で、探
針６の位置を観測する手段が走査型電子顕微鏡になった
だけである。
【００１３】上記各実施例では図１、図２および図３に
示すように、探針６と被測定試料２との間に作用する原
子間力によって、上記被測定試料２上に形成された配線
３の形状を観測している。しかし、上記のように探針の
原子間力による変位を検出するのではなく、上記探針に
バイアスを印加して、上記探針と上記被測定試料との間
に流れるトンネル電流を検出することによっても、上記
被測定試料上の配線形状を観測することが可能である。
この場合の装置構成は、探針にバイアスを印加する手段
と、上記バイアスを印加したことによって、上記探針と
上記被測定試料との間に流れるトンネル電流を検出する
手段を、図１および図３に示した上記構成に対して付加
した構成になっている。この場合は、上記各実施例に記
載したような原子間力によって探針の変位を検出する機
能は必要ない。ただし、上記トンネル電流によって被測
定試料の配線形状を観測する場合には、上記被測定試料
面上の導電性がある部分でしか観測することができな
い。
示すように、探針６と被測定試料２との間に作用する原
子間力によって、上記被測定試料２上に形成された配線
３の形状を観測している。しかし、上記のように探針の
原子間力による変位を検出するのではなく、上記探針に
バイアスを印加して、上記探針と上記被測定試料との間
に流れるトンネル電流を検出することによっても、上記
被測定試料上の配線形状を観測することが可能である。
この場合の装置構成は、探針にバイアスを印加する手段
と、上記バイアスを印加したことによって、上記探針と
上記被測定試料との間に流れるトンネル電流を検出する
手段を、図１および図３に示した上記構成に対して付加
した構成になっている。この場合は、上記各実施例に記
載したような原子間力によって探針の変位を検出する機
能は必要ない。ただし、上記トンネル電流によって被測
定試料の配線形状を観測する場合には、上記被測定試料
面上の導電性がある部分でしか観測することができな
い。
【００１４】図１および図２に示す上記各実施例におい
ては、いずれの場合も探針が１個しか設置されていない
が、上記探針を複数個設置して、同時に複数個所の計測
を行ったり、また各探針間の電気的情報を得ることも、
同様の構成により可能であることはいうまでもない。
ては、いずれの場合も探針が１個しか設置されていない
が、上記探針を複数個設置して、同時に複数個所の計測
を行ったり、また各探針間の電気的情報を得ることも、
同様の構成により可能であることはいうまでもない。
【００１５】
【発明の効果】上記のように本発明による微細回路の動
作状態検査装置は、極微細な探針と、該探針と被測定試
料との間に作用する原子間力またはトンネル電流を検出
する手段と、上記被測定試料を設置し移動できる試料台
と、上記探針を上記被測定試料面上で走査する機能と、
上記探針を上記被測定試料に接触または近接させること
により、上記被測定試料から電気信号を検出し処理する
手段を有することにより、極微細な集積回路の配線でも
正確に測定位置を検出することができ、なおかつ、極微
小な測定部位にだけ正確に探針を接触することができ
る。そのため、高集積化した集積回路内の動作状態を正
確に検査できる、微細回路の動作状態検査装置を得るこ
とができる。
作状態検査装置は、極微細な探針と、該探針と被測定試
料との間に作用する原子間力またはトンネル電流を検出
する手段と、上記被測定試料を設置し移動できる試料台
と、上記探針を上記被測定試料面上で走査する機能と、
上記探針を上記被測定試料に接触または近接させること
により、上記被測定試料から電気信号を検出し処理する
手段を有することにより、極微細な集積回路の配線でも
正確に測定位置を検出することができ、なおかつ、極微
小な測定部位にだけ正確に探針を接触することができ
る。そのため、高集積化した集積回路内の動作状態を正
確に検査できる、微細回路の動作状態検査装置を得るこ
とができる。
【図１】本発明による微細回路の動作状態検査装置実施
例における基本構成を示す図である。
例における基本構成を示す図である。
【図２】上記実施例の被測定試料上における探針の状態
を説明する図で、（ａ）は探針を被測定試料表面上で走
査し形状を観測する状態を示す図、（ｂ）は探針を測定
部位に接触させ電気信号を測定する状態を示す図であ
る。
を説明する図で、（ａ）は探針を被測定試料表面上で走
査し形状を観測する状態を示す図、（ｂ）は探針を測定
部位に接触させ電気信号を測定する状態を示す図であ
る。
【図３】本発明を走査型電子顕微鏡により実施した場合
の他の実施例における基本構成を示す図である。
の他の実施例における基本構成を示す図である。
１ 光学顕微鏡 ２ 被測定試料 ４ 試料台 ５ 試料台駆動部 ６ 探針 ７ 原子間力顕微鏡駆動部 １４ 中央駆動系制御装置
Claims (10)
- 【請求項１】極微細な探針と、該探針と被測定試料との
間に作用する原子間力またはトンネル電流を検出する手
段と、上記被測定試料を設置し移動できる試料台と、上
記探針を上記被測定試料面上で走査する機能と、上記探
針を上記被測定試料に接触または近接させることによ
り、上記被測定試料からの電気信号を検出し処理する手
段を有する微細回路の動作状態検査装置。 - 【請求項２】上記探針は、その位置を観測する手段を有
することを特徴とする請求項１記載の微細回路の動作状
態検査装置。 - 【請求項３】上記位置を観測する手段は、光学顕微鏡で
あることを特徴とする請求項２記載の微細回路の動作状
態検査装置。 - 【請求項４】上記位置を観測する手段は、走査型電子顕
微鏡であることを特徴とする請求項２記載の微細回路の
動作状態検査装置。 - 【請求項５】上記探針は、探針先端部または探針全部が
導電性材料で形成され、上記探針先端部から得られた電
気信号を外部に取り出せる構造であることを特徴とする
請求項１または請求項２記載の微細回路の動作状態検査
装置。 - 【請求項６】上記探針は、上記試料台の移動機構と上記
探針の走査機能とを併用することによって、上記被測定
試料面上のいずれの位置にも移動できる構造であること
を特徴とする請求項１または請求項２または請求項５記
載の微細回路の動作状態検査装置。 - 【請求項７】上記試料台および上記原子間力またはトン
ネル電流を検出する手段は、ステッピングモータと圧電
駆動素子とを併用して、移動機構を構成していることを
特徴とする請求項１記載の微細回路の動作状態検査装
置。 - 【請求項８】上記試料台および上記原子間力またはトン
ネル電流を検出する手段は、上記移動機構を制御するそ
れぞれの制御機構が、中央駆動系制御装置に連動して制
御されることを特徴とする請求項１または請求項７記載
の微細回路の動作状態検査装置。 - 【請求項９】上記中央駆動系制御装置は、上記被測定試
料面上の形状に関する情報があらかじめ入力されてお
り、探針および探針の位置を観測する手段によって得た
被測定試料表面上の観測結果と、上記形状に関する情報
とを照合し、上記探針をその移動機構により、所望の測
定部位に自動的に移動させる機能を有することを特徴と
する請求項８記載の微細回路の動作状態検査装置。 - 【請求項１０】上記探針は、複数個数が設けられ、同時
に複数個の信号を検出するか、または、上記探針間の電
気的情報を検出する機能を有することを特徴とする請求
項１、２、５、６、９の各項のいずれかに記載した微細
回路の動作状態検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4156350A JPH05347338A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 微細回路の動作状態検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4156350A JPH05347338A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 微細回路の動作状態検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05347338A true JPH05347338A (ja) | 1993-12-27 |
Family
ID=15625841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4156350A Pending JPH05347338A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 微細回路の動作状態検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05347338A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006352165A (ja) * | 2006-09-21 | 2006-12-28 | Hitachi Ltd | 不良検査方法および装置 |
| JP2008300878A (ja) * | 2008-09-04 | 2008-12-11 | Hitachi Ltd | 不良検査方法および装置 |
| JP2022105284A (ja) * | 2020-12-31 | 2022-07-13 | パーク システムズ コーポレーション | 原子顕微鏡で試料位置を認識するための方法及び装置 |
-
1992
- 1992-06-16 JP JP4156350A patent/JPH05347338A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006352165A (ja) * | 2006-09-21 | 2006-12-28 | Hitachi Ltd | 不良検査方法および装置 |
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