JPH0750129B2 - Potential measuring method and device - Google Patents

Potential measuring method and device

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JPH0750129B2
JPH0750129B2 JP1118629A JP11862989A JPH0750129B2 JP H0750129 B2 JPH0750129 B2 JP H0750129B2 JP 1118629 A JP1118629 A JP 1118629A JP 11862989 A JP11862989 A JP 11862989A JP H0750129 B2 JPH0750129 B2 JP H0750129B2
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semiconductor integrated
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potential
transparent electrode
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幸雄 森重
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光を利用して、半導体集積回路素子の
配線電位を測定する方法および装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and apparatus for measuring a wiring potential of a semiconductor integrated circuit element using laser light.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年の半導体集積回路素子の微細化および大規模化の進
展と共に、開発段階の半導体集積回路素子の動作チェッ
クおよび不良品の故障解析等のために、動作中の半導体
集積回路素子の内部の配線の電位状態を正確かつ簡便に
測定する方法および装置の重要性が高まってきている。
この方法としては、従来、電子ビームテスター法による
電位測定方法がよく知られている。この方法は、走査型
電子顕微鏡(SEM)の中で半導体集積回路素子を動作さ
せながら、その動作に同期させて電子ビームを配線に照
射し、動作波形や、電圧コントラスト像を得るものであ
り、例えば、中村により日経マイクロデバイス誌の1985
年12月号に72頁から75頁に解説記事が記述されている。
With the recent progress in miniaturization and large scale of semiconductor integrated circuit elements, in order to check the operation of the semiconductor integrated circuit elements in the development stage and analyze the failure of defective products, the wiring inside the semiconductor integrated circuit elements in operation is being checked. The importance of methods and devices for accurately and simply measuring potential states has been increasing.
As this method, a potential measuring method using an electron beam tester method has been well known. In this method, while operating a semiconductor integrated circuit element in a scanning electron microscope (SEM), the wiring is irradiated with an electron beam in synchronization with the operation, and an operation waveform and a voltage contrast image are obtained. For example, by Nakamura in 1985 of Nikkei Microdevice Magazine.
In the December issue of the year, commentary articles are described on pages 72 to 75.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

電子ビームテスター法による電位測定方法および装置で
は、以下のような問題点がある。まず、電子ビームを半
導体集積回路素子上に照射するためにサンプルを真空チ
ェンバー内に保持することが不可欠であるため、真空排
気等のために、装置が大型で高価になる。また、半導体
集積回路素子が真空中にあるため、素子の発熱による温
度上昇が起こり易く、通常のこれら半導体集積回路素子
の動作条件である室温大気中での動作が困難な欠点があ
る。また、電子ビームによるチャージアップを避けるた
めに照射量を最小限に抑える必要があり、このため絶縁
膜の下にある細い配線などの電位測定では、高いS/N比
の電位コントラスト像を得ることが困難となる欠点があ
る。
The potential measuring method and apparatus using the electron beam tester method have the following problems. First, since it is essential to hold the sample in the vacuum chamber in order to irradiate the semiconductor integrated circuit device with the electron beam, the apparatus becomes large and expensive due to evacuation or the like. Further, since the semiconductor integrated circuit element is in a vacuum, the temperature of the element is likely to rise due to heat generation of the element, which makes it difficult to operate the semiconductor integrated circuit element in a room temperature atmosphere which is a normal operating condition of these semiconductor integrated circuit elements. In addition, it is necessary to minimize the irradiation dose in order to avoid charge-up due to the electron beam. Therefore, when measuring the potential of thin wiring under the insulating film, it is necessary to obtain a potential contrast image with a high S / N ratio. Has the drawback that it becomes difficult.

本発明の目的は、従来の電子ビームテスター法による電
位測定方法および装置に比べ、大気中での測定が可能で
かつ装置構成が簡便で安価にでき、しかも絶縁膜の下の
深い配線の電位でも高いS/N比で測定が可能な優れた電
位測定方法および装置を提供することにある。
The object of the present invention is to enable measurement in the atmosphere and to make the device configuration simple and inexpensive, as compared to the conventional electron beam tester potential measuring method and device, and even with the potential of deep wiring under the insulating film. An object of the present invention is to provide an excellent potential measuring method and device capable of measuring with a high S / N ratio.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

本発明は、半導体集積回路素子内の配線の電位状態を測
定する電位測定方法において、 半導体集積回路素子表面に、透明電極を、電界印加によ
り分子が配向する蛍光体層を介して密着して配置し、半
導体集積回路素子の基準電位に透明電極の電位を保持し
た状態で、電気的なテストパターンを半導体集積回路素
子に印加し、電気的なテストパターンの繰り返し周波数
に同期するパルスレーザ光を、透明電極を通して蛍光体
に照射して、蛍光体より発する蛍光の強度を測定するこ
とを特徴とする。
The present invention relates to a potential measuring method for measuring a potential state of a wiring in a semiconductor integrated circuit device, wherein a transparent electrode is closely attached to a surface of the semiconductor integrated circuit device via a phosphor layer in which molecules are oriented by application of an electric field. Then, with the potential of the transparent electrode held at the reference potential of the semiconductor integrated circuit element, an electrical test pattern is applied to the semiconductor integrated circuit element, and pulsed laser light synchronized with the repetition frequency of the electrical test pattern, The phosphor is irradiated through the transparent electrode, and the intensity of the fluorescence emitted from the phosphor is measured.

この方法を実施する本発明の第1の電位測定装置は、 半導体集積回路素子を動作させるテストパターン発生ユ
ニットと、 半導体集積回路素子表面に薄い蛍光体層を介して接する
透明電極を有する透明な押え板と、 この押え板を通して、半導体集積回路素子表面を観察す
ると共に、特定の配線箇所の直上の蛍光体にパルスレー
ザ光を集光し、かつレーザ光照射部から発生する蛍光を
導くための光学系と、 この光学系により導かれてきた蛍光を受ける光検出器
と、 この光検出器の出力強度をモニタする波形観測ユニット
とを有することを特徴とする。
A first potential measuring device of the present invention for carrying out this method includes: a test pattern generating unit for operating a semiconductor integrated circuit device; and a transparent presser having a transparent electrode in contact with the surface of the semiconductor integrated circuit device via a thin phosphor layer. An optical system for observing the surface of the semiconductor integrated circuit device through the plate and the holding plate, focusing the pulsed laser light on the phosphor immediately above a specific wiring location, and guiding the fluorescence emitted from the laser light irradiation part. The system is characterized by having a system, a photodetector for receiving the fluorescence guided by the optical system, and a waveform observation unit for monitoring the output intensity of the photodetector.

本発明の第2の電位測定装置は、 半導体集積回路素子を動作させるテストパターン発生ユ
ニットと、 半導体集積回路素子表面に薄い蛍光体層を介して接する
透明電極を有する透明な押え板と、 この押え板を通して、半導体集積回路素子表面をテレビ
カメラで観察すると共に、パルスレーザ光を複数の配線
箇所上の蛍光体に一括して照射し、かつレーザ光照射部
から発生する蛍光パターンを結像位置に配置した光検出
器アレイで受光する光学系と、 表面を観察する前記テレビカメラの出力信号と前記光検
出器アレイの出力とを重ね合せて表示する画像処理ユニ
ットとを有することを特徴とする。
A second potential measuring device of the present invention comprises: a test pattern generating unit for operating a semiconductor integrated circuit element; a transparent holding plate having a transparent electrode in contact with the surface of the semiconductor integrated circuit element through a thin phosphor layer; Through the plate, observe the surface of the semiconductor integrated circuit device with a TV camera, and simultaneously irradiate the phosphors on multiple wiring points with pulsed laser light at the same time, and at the imaging position the fluorescent pattern generated from the laser light irradiation part. An optical system for receiving light by the arranged photodetector array, and an image processing unit for superimposing and displaying the output signal of the television camera for observing the surface and the output of the photodetector array are provided.

〔作用〕[Action]

本発明の原理は、電界によって分子の配向を起こす蛍光
性分子に電界の印加方向から励起光を照射すると、電界
による蛍光性分子の配向度に応じて、発生する蛍光強度
が変化する現象を利用して、半導体集積回路素子の配線
の電位を測定するものである。このためには、半導体集
積回路素子の表面と透明電極を持つ押え板との間に薄く
蛍光体層を設け、透明電極と半導体集積回路素子の配線
との間に電位がかかるよう、透明電極と半導体集積回路
素子の基準電圧端子とを接続しておき、テストパターン
の電気信号を半導体集積回路素子に印加する。
The principle of the present invention utilizes the phenomenon that when fluorescent molecules that cause molecular orientation due to an electric field are irradiated with excitation light from the direction in which the electric field is applied, the intensity of fluorescence generated changes according to the degree of orientation of the fluorescent molecules due to the electric field. Then, the potential of the wiring of the semiconductor integrated circuit element is measured. For this purpose, a thin phosphor layer is provided between the surface of the semiconductor integrated circuit element and the holding plate having the transparent electrode, and the transparent electrode and the transparent electrode are arranged so that an electric potential is applied between the transparent electrode and the wiring of the semiconductor integrated circuit element. The reference voltage terminal of the semiconductor integrated circuit device is connected in advance, and the electric signal of the test pattern is applied to the semiconductor integrated circuit device.

この状態で、蛍光体の励起波長で発振するレーザ光を、
透明電極を通して半導体集積回路上の配線部に照射し
て、蛍光体層より発生する蛍光の強度を測定する。第4
図は、蛍光体に印加した電界強度と、蛍光の強度の関係
を示す図である。一般に蛍光性分子に電界がかかったと
き、蛍光性分子の電気的双極子モーメントの向きに蛍光
性分子は揃いやすい。この配向の応答時間は高々1ns程
度と短い。蛍光性分子が電界の方向に揃えられると、遷
移モーメントも多くの場合配向方向に向いているので、
同じ方向から入射するレーザ光に対しては、蛍光性分子
の励起に必要なレーザ光の電場成分はなくなるために、
蛍光性分子の励起が起こらなくなり、結果として、電界
が増加するにつれて蛍光強度は弱くなる。
In this state, laser light oscillating at the excitation wavelength of the phosphor is
The wiring part on the semiconductor integrated circuit is irradiated through the transparent electrode, and the intensity of the fluorescence generated from the phosphor layer is measured. Fourth
The figure shows the relationship between the intensity of the electric field applied to the phosphor and the intensity of the fluorescence. Generally, when an electric field is applied to a fluorescent molecule, the fluorescent molecule tends to align in the direction of the electric dipole moment of the fluorescent molecule. The response time of this orientation is as short as about 1 ns. When the fluorescent molecules are aligned in the direction of the electric field, the transition moment is often oriented in the alignment direction, so
For the laser light incident from the same direction, the electric field component of the laser light necessary to excite the fluorescent molecule disappears,
Excitation of the fluorescent molecule ceases to occur, resulting in a decrease in fluorescence intensity as the electric field increases.

本発明では、蛍光性分子の電界による配向性の違いを利
用して、配線の電位を測定するので、真空が必要なく大
気中で測定が可能で、また非接触に電位を測定できる利
点もある。
In the present invention, since the potential of the wiring is measured by utilizing the difference in the orientation of the fluorescent molecules due to the electric field, there is an advantage that the measurement can be performed in the atmosphere without the need for vacuum and the potential can be measured in a non-contact manner. .

〔実施例〕〔Example〕

以下に図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例である電位測定装置の概略
的構成図である。この電位測定装置は、半導体集積回路
素子8を保持するホルダー3と、半導体集積回路素子8
を動作させるテストパターン発生ユニット5と、半導体
集積回路素子表面に薄い蛍光体2の層を介して接する透
明電極1を有する透明な押え板7と、この押え板を通し
て、半導体集積回路素子表面を観察すると共に、特定の
配線箇所の直上の蛍光体2にパルスレーザ光を集光し、
かつレーザ光照射部から発生する蛍光を光検出器15に導
くための光学系と、レーザ光の照射位置を半導体集積回
路素子の表面上で移動させるためのX−Yステージ4
と、光検出器15の出力強度をモニタする波形観測ユニッ
トを有している。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a potential measuring device which is an embodiment of the present invention. This potential measuring device includes a holder 3 for holding a semiconductor integrated circuit element 8 and a semiconductor integrated circuit element 8
The test pattern generating unit 5 for operating the semiconductor integrated circuit device, the transparent holding plate 7 having the transparent electrode 1 in contact with the surface of the semiconductor integrated circuit device via the thin phosphor layer 2, and the surface of the semiconductor integrated circuit device are observed through the holding plate. At the same time, the pulsed laser light is focused on the phosphor 2 directly above the specific wiring location,
Further, an optical system for guiding the fluorescence generated from the laser light irradiation section to the photodetector 15, and an XY stage 4 for moving the irradiation position of the laser light on the surface of the semiconductor integrated circuit element.
And a waveform observation unit for monitoring the output intensity of the photodetector 15.

前記光学系は、レーザ光源12,照明光源13,第1のハーフ
ミラー11,第2のハーフミラー10,レンズ6,ダイクロイッ
クミラー14,フィルタ17,テレビカメラ9,テレビ受像機18
により構成されている。
The optical system includes a laser light source 12, an illumination light source 13, a first half mirror 11, a second half mirror 10, a lens 6, a dichroic mirror 14, a filter 17, a television camera 9, and a television receiver 18.
It is composed by.

また、前記波形観測ユニットは、オシロスコープ16で構
成されている。
The waveform observation unit is composed of an oscilloscope 16.

半導体集積回路素子8は、ホルダー3を介して、X−Y
ステージ4に固定されている。半導体集積回路素子8の
表面には、蛍光体2が薄く塗布され、その上に透明電極
1を下側にして、押え板7が半導体集積回路素子8に密
着して設けられている。蛍光体2は、レーザ用色素のア
クリジンレッドをエチルアルコールに溶かしたもので、
半導体集積回路素子8に上記溶液を滴下したのち、押え
板7を半導体集積回路素子8の上に押えつけることによ
って、5μm程度の厚みとなるようにしている。透明電
極1は、半導体集積回路素子8の接地端子に接続してい
る。
The semiconductor integrated circuit element 8 is connected to the XY via the holder 3.
It is fixed to stage 4. A phosphor 2 is thinly applied to the surface of the semiconductor integrated circuit element 8, and a pressing plate 7 is provided on the semiconductor integrated circuit element 8 in close contact with the transparent electrode 1 on the lower side. Phosphor 2 is obtained by dissolving acridine red, a laser dye, in ethyl alcohol.
After the solution is dropped onto the semiconductor integrated circuit element 8, the holding plate 7 is pressed onto the semiconductor integrated circuit element 8 to have a thickness of about 5 μm. The transparent electrode 1 is connected to the ground terminal of the semiconductor integrated circuit element 8.

半導体集積回路素子8は、テストパターン発生ユニット
5で駆動される。また、押え板7の上方には半導体集積
回路素子8上の蛍光体2を励起するためのArレーザとパ
ルス変調器から成るレーザ光源12からの光と、照明光源
13からの光を合成する第1のハーフミラー11があり、第
1のハーフミラー11で合成された光を反射してレンズ6
に導くと共に蛍光体2からの蛍光と照明光の半導体集積
回路素子表面からの反射光を透過する第2のハーフミラ
ーと、照射光やレーザ光を集光するレンズ6と、第2の
ハーフミラー10を通ってくる反射光と蛍光を分離するダ
イクロイックミラー14が設けられている。
The semiconductor integrated circuit element 8 is driven by the test pattern generation unit 5. Above the holding plate 7, light from a laser light source 12 including an Ar laser for exciting the phosphor 2 on the semiconductor integrated circuit element 8 and a pulse modulator, and an illumination light source.
There is a first half mirror 11 that synthesizes the light from 13 and reflects the light synthesized by the first half mirror 11 to form a lens 6
A second half mirror that guides the fluorescent light from the phosphor 2 and the reflected light of the illumination light from the surface of the semiconductor integrated circuit element, a lens 6 that condenses the irradiation light and the laser light, and a second half mirror. A dichroic mirror 14 for separating reflected light and fluorescent light passing through 10 is provided.

照明光源13からの光は、通常の顕微鏡と同様に、半導体
集積回路素子8の表面を照明する。照明光からの反射光
は、ダイクロイックミラー14で反射され、フィルタ17
で、励起光および蛍光を除去して、テレビカメラ9で受
光し、テレビ受像機18で表面の配線形状を観察すること
ができる構成になっている。
The light from the illumination light source 13 illuminates the surface of the semiconductor integrated circuit element 8 as in a normal microscope. The reflected light from the illumination light is reflected by the dichroic mirror 14, and the filter 17
Then, the excitation light and the fluorescence are removed, the television camera 9 receives the light, and the television receiver 18 can observe the surface wiring shape.

蛍光体2からの蛍光は、蛍光の波長の光を透過するダイ
クロイックミラー14を通り、光検出器15で電気信号に変
換され、オシロスコープ16で信号強度の時間変化波形を
観測する構成になっている。
Fluorescence from the phosphor 2 passes through a dichroic mirror 14 that transmits light having a fluorescence wavelength, is converted into an electric signal by a photodetector 15, and a time-varying waveform of signal intensity is observed by an oscilloscope 16. .

なお照明するレーザ光は、テストパターン発生ユニット
5のクロックサイクルに同期した短いパルス光を発生で
きるように、テストパターン発生ユニット5からレーザ
光源12に信号が供給でき、また、オシロスコープ16との
同期をとるためにテストパターン発生ユニット5からオ
シロスコープ16に信号が供給できる構成となっている。
The illumination laser light can be supplied with a signal from the test pattern generation unit 5 to the laser light source 12 so that a short pulsed light synchronized with the clock cycle of the test pattern generation unit 5 can be generated. For this purpose, the test pattern generating unit 5 can supply a signal to the oscilloscope 16.

以上の構成の電位測定装置において、レーザ光は、半導
体集積回路素子8上の特定の配線箇所の直上の蛍光体2
に選択的に照射する。レーザ光のパルス幅は2nsで、繰
り返し周波数は用いた半導体集積回路素子8のクロック
周波数20MHzと同じ周波数である。この電位測定法にお
ける時間的な応答速度は、蛍光体2の配向速度と、照射
レーザパルスのパルス幅で決まり、この構成では、およ
そ2ns程度と見積もられる。
In the potential measuring device having the above configuration, the laser light is emitted from the phosphor 2 immediately above the specific wiring portion on the semiconductor integrated circuit element 8.
To selectively irradiate. The pulse width of the laser light is 2 ns, and the repetition frequency is the same as the clock frequency 20 MHz of the semiconductor integrated circuit element 8 used. The time response speed in this potential measurement method is determined by the orientation speed of the phosphor 2 and the pulse width of the irradiation laser pulse, and is estimated to be about 2 ns in this configuration.

第2図(a),(b)は、第1図で示す構成で、半導体
集積回路素子8のクロック信号配線に上記のパルスレー
ザ光を照射したときの、クロックの位相をパラメータと
したときの各パルスレーザ光照射により生じた、パルス
状の蛍光波形のピーク強度と配線の電位の関係をそれぞ
れ示す。クロック信号配線の電位が高いときには、透明
電極1と配線の間に強い電界がかかるので、蛍光体2は
配向し、その結果蛍光強度は弱くなる。逆に、クロック
信号配線の電位が、低いときには、蛍光体2の配向は起
こらず、蛍光強度は強くなる。
FIGS. 2 (a) and 2 (b) show the configuration shown in FIG. 1 when the clock signal wiring of the semiconductor integrated circuit element 8 is irradiated with the above pulsed laser light and the phase of the clock is used as a parameter. The relationship between the peak intensity of the pulsed fluorescence waveform generated by each pulsed laser light irradiation and the potential of the wiring is shown. When the potential of the clock signal wiring is high, a strong electric field is applied between the transparent electrode 1 and the wiring, so that the phosphor 2 is oriented, and as a result, the fluorescence intensity becomes weak. On the contrary, when the potential of the clock signal wiring is low, the orientation of the phosphor 2 does not occur and the fluorescence intensity increases.

本実施例では、電子ビームテスター法のように直接配線
部からの反射電子を捕らえるのと異なり、半導体集積回
路素子8の表面に生じた電界によって、生じた蛍光体の
配向を測定するので、蛍光体の厚みと同程度の5μm程
度の厚い絶縁膜がある場合でも、配線と透明電極の間に
生ずる電界強度は絶縁膜がない場合の高々1/2程度にし
か弱まらないので、厚い絶縁膜でも高いS/N比で配線の
電位を測定することができた。また、真空を必要とせ
ず、チャージアップによる像の乱れの発生もない。さら
に非接触に電位を測定できるので、半導体集積回路素子
8を傷つける恐れも少ないなどの利点がある。
In the present embodiment, unlike the electron beam tester method in which reflected electrons from the wiring portion are directly captured, the orientation of the produced phosphor is measured by the electric field produced on the surface of the semiconductor integrated circuit element 8. Even if there is a thick insulating film of about 5 μm, which is about the same as the thickness of the body, the electric field strength generated between the wiring and the transparent electrode is weakened to at most about 1/2 of that without the insulating film. The potential of the wiring could be measured with a high S / N ratio even in the film. Further, no vacuum is required, and the image is not disturbed due to charge-up. Further, since the potential can be measured in a non-contact manner, there is an advantage that the semiconductor integrated circuit element 8 is less likely to be damaged.

第3図は、本発明の他の実施例の概略的構成図である。
この電位測定装置は、半導体集積回路素子8を保持する
ホルダー3と、半導体集積回路素子8を動作させるテス
トパターン発生ユニット5と、半導体集積回路素子表面
に薄い蛍光体2の層を介して接する透明電極1を有する
透明な押え板7と、この押え板を通して、半導体集積回
路素子表面を観察すると共に、パルスレーザ光を複数の
配線箇所上の蛍光体2に一括して照射し、かつレーザ光
照射部から発生する蛍光パターンを結像位置に配置した
光検出器アレイであるマイクロチャンネルプレート(MC
P)19で受光する光学系と、表面を観察するテレビカメ
ラ9の出力信号と光検出器アレイの出力とを重ね合せて
表示する画像処理ユニット20と、レーザ光の照射位置を
半導体集積回路素子の表面上で移動させるためのX−Y
ステージ4とを有している。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of another embodiment of the present invention.
In this potential measuring device, a holder 3 for holding a semiconductor integrated circuit element 8, a test pattern generating unit 5 for operating the semiconductor integrated circuit element 8, and a transparent layer which is in contact with the surface of the semiconductor integrated circuit element via a thin phosphor layer 2 are provided. A transparent holding plate 7 having an electrode 1 and the surface of the semiconductor integrated circuit element are observed through the holding plate, and at the same time, the phosphors 2 on a plurality of wiring points are collectively irradiated with laser light and the laser light irradiation is performed. Microchannel plate (MC), which is a photodetector array in which the fluorescence pattern generated from
P) 19, an optical system for receiving light, an image processing unit 20 for superimposing and displaying the output signal of the television camera 9 for observing the surface and the output of the photodetector array, and a semiconductor integrated circuit element for indicating the irradiation position of laser light. XY for moving on the surface of
And stage 4.

前記光学系は、レーザ光源12,照明光源13,第1のハーフ
ミラー11,第2のハーフミラー10,レンズ6,ダイクロイッ
クミラー14,フィルタ17,テレビカメラ9により構成され
ている。
The optical system includes a laser light source 12, an illumination light source 13, a first half mirror 11, a second half mirror 10, a lens 6, a dichroic mirror 14, a filter 17, and a television camera 9.

第1図の実施例と異なる点は、レーザ光源12からの励起
光が、半導体集積回路素子8の複数の配線にまたがって
照射される構成になっていることと、生じた蛍光の発光
パターンの結像位置に光検出器アレイである、マイクロ
チャンネルプレート(MCP)19が配置されていること、
および、テレビカメラ9の画像とMCP19からの画像とを
重ね合せて表示できる、画像処理ユニット20を備えた点
にある。
The difference from the embodiment of FIG. 1 is that the excitation light from the laser light source 12 is radiated over a plurality of wirings of the semiconductor integrated circuit element 8 and the emission pattern of the generated fluorescence. A microchannel plate (MCP) 19, which is a photodetector array, is arranged at the image forming position,
Another point is that the image processing unit 20 is provided, which can superimpose and display the image of the television camera 9 and the image from the MCP 19.

この構成によれば、1ショットのパルスレーザ光を照射
することにより、複数の配線の電位を同時に観測するこ
とが可能となる利点がある。また、クロック信号に対し
て位相の異なるタイミングで、レーザ光を照射したとき
の各画像を画像処理ユニット20に蓄積して、各配線の電
位の時間的な変化を蓄積したのち表示することも可能と
なるなどの利点がある。
According to this configuration, there is an advantage that the potentials of a plurality of wirings can be simultaneously observed by irradiating the one-shot pulse laser light. Further, it is also possible to accumulate each image when the laser light is irradiated at a timing different in phase with respect to the clock signal in the image processing unit 20 and accumulate the temporal change in the potential of each wiring and then display it. There are advantages such as

以上の本発明の各実施例においては、蛍光体として溶液
に溶かした色素を用いた場合について述べたが、電界に
より配列可能な他の固体蛍光材料を用いてももちろん構
わない。その場合には、直接半導体集積回路素子上に薄
く蛍光体を形成した後、透明電極を蒸着して構成するこ
とができ、より、基板の取扱いが容易となる利点を生ず
る。
In each of the embodiments of the present invention described above, the case where the dye dissolved in the solution is used as the phosphor is described, but other solid fluorescent materials that can be arranged by an electric field may be used. In that case, a thin phosphor can be directly formed on the semiconductor integrated circuit element, and then the transparent electrode can be vapor-deposited to form a structure, which brings about an advantage that the substrate can be easily handled.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたように、本発明によれば、大気中で、半導体
集積回路素子の動作を行いながら、非接触に配線の電位
を測定することができ、しかも、チャージアップの恐れ
もなく、高いS/N比で、配線の電位を測定できる利点が
ある。また、真空排気系が不用で装置構成が簡単とな
り、装置を安価にできる利点もある。
As described above, according to the present invention, it is possible to measure the potential of the wiring in a non-contact manner while operating the semiconductor integrated circuit element in the air, and there is no fear of charge-up, and the high S There is an advantage that the potential of the wiring can be measured by the / N ratio. Further, there is an advantage that the vacuum pumping system is unnecessary and the device configuration is simple, and the device can be made inexpensive.

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

第1図は、本発明の一実施例の概略的構成図、 第2図は、第1図の実施例における蛍光強度と配線の電
位の関係を示す図、 第3図は、本発明の他の実施例の概略的構成図、 第4図は、本発明の測定原理を説明する図である。 1……透明電極 2……蛍光体 3……ホルダー 4……X−Yステージ 5……テストパターン発生ユニット 6……レンズ 7……押え板 8……半導体集積回路素子 9……テレビカメラ 10……第2のハーフミラー 11……第1のハーフミラー 12……レーザ光源 13……照明光源 14……ダイクロイックミラー 15……光検出器 16……オシロスコープ 17……フィルタ 18……テレビ受像機 19……MCP 20……画像処理ユニット
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a relationship between fluorescence intensity and wiring potential in the embodiment of FIG. 1, and FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the embodiment of FIG. 4, and FIG. 4 is a diagram for explaining the measurement principle of the present invention. 1 ... Transparent electrode 2 ... Phosphor 3 ... Holder 4 ... XY stage 5 ... Test pattern generation unit 6 ... Lens 7 ... Holding plate 8 ... Semiconductor integrated circuit element 9 ... TV camera 10 ...... Second half mirror 11 …… First half mirror 12 …… Laser light source 13 …… Illumination light source 14 …… Dichroic mirror 15 …… Photodetector 16 …… Oscilloscope 17 …… Filter 18 …… TV receiver 19 …… MCP 20 …… Image processing unit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体集積回路素子内の配線の電位状態を
測定する電位測定方法において、 半導体集積回路素子表面に、透明電極を、電界印加によ
り分子が配向する蛍光体層を介して密着して配置し、半
導体集積回路素子の基準電位に透明電極の電位を保持し
た状態で、電気的なテストパターンを半導体集積回路素
子に印加し、電気的なテストパターンの繰り返し周波数
に同期するパルスレーザ光を、透明電極を通して蛍光体
に照射して、蛍光体より発する蛍光の強度を測定するこ
とを特徴とする電位測定方法。
1. A potential measuring method for measuring a potential state of a wiring in a semiconductor integrated circuit device, comprising: a transparent electrode is adhered to a surface of the semiconductor integrated circuit device through a phosphor layer in which molecules are oriented by application of an electric field. In this state, the electric potential of the transparent electrode is maintained at the reference potential of the semiconductor integrated circuit element, an electric test pattern is applied to the semiconductor integrated circuit element, and pulsed laser light synchronized with the repetition frequency of the electric test pattern is applied. A method for measuring potential, which comprises irradiating a phosphor through a transparent electrode and measuring the intensity of fluorescence emitted from the phosphor.
【請求項2】半導体集積回路素子を動作させるテストパ
ターン発生ユニットと、 半導体集積回路素子表面に薄い蛍光体層を介して接する
透明電極を有する透明な押え板と、 この押え板を通して、半導体集積回路素子表面を観察す
ると共に、特定の配線箇所の直上の蛍光体にパルスレー
ザ光を集光し、かつレーザ光照射部から発生する蛍光を
導くための光学系と、 この光学系により導かれてきた蛍光を受ける光検出器
と、 この光検出器の出力強度をモニタする波形観測ユニット
とを有することを特徴とする電位測定装置。
2. A test pattern generating unit for operating a semiconductor integrated circuit device, a transparent holding plate having a transparent electrode in contact with the surface of the semiconductor integrated circuit device via a thin phosphor layer, and a semiconductor integrated circuit through the holding plate. An optical system for observing the device surface, focusing the pulsed laser light on the phosphor immediately above a specific wiring location, and guiding the fluorescence emitted from the laser light irradiation part, and this optical system. An electric potential measuring device comprising: a photodetector that receives fluorescence; and a waveform observation unit that monitors the output intensity of the photodetector.
【請求項3】半導体集積回路素子を動作させるテストパ
ターン発生ユニットと、 半導体集積回路素子表面に薄い蛍光体層を介して接する
透明電極を有する透明な押え板と、 この押え板を通して、半導体集積回路素子表面をテレビ
カメラで観察すると共に、パルスレーザ光を複数の配線
箇所上の蛍光体に一括して照射し、かつレーザ光照射部
から発生する蛍光パターンを結像位置に配置した光検出
器アレイで受光する光学系と、 表面を観察する前記テレビカメラの出力信号と前記光検
出器アレイの出力とを重ね合せて表示する画像処理ユニ
ットとを有することを特徴とする電位測定装置。
3. A test pattern generating unit for operating a semiconductor integrated circuit device, a transparent holding plate having a transparent electrode in contact with the surface of the semiconductor integrated circuit device via a thin phosphor layer, and a semiconductor integrated circuit through the holding plate. A photodetector array that observes the element surface with a TV camera, irradiates the phosphors on a plurality of wiring locations with pulsed laser light all at once, and arranges the fluorescence pattern generated from the laser light irradiation part at the imaging position. 2. An electric potential measuring device, comprising: an optical system for receiving light by an optical system; and an image processing unit for superimposing and displaying an output signal of the television camera for observing the surface and an output of the photodetector array.
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