JPH0933616A - 電子ビームプローバ - Google Patents

電子ビームプローバ

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JPH0933616A
JPH0933616A JP7187262A JP18726295A JPH0933616A JP H0933616 A JPH0933616 A JP H0933616A JP 7187262 A JP7187262 A JP 7187262A JP 18726295 A JP18726295 A JP 18726295A JP H0933616 A JPH0933616 A JP H0933616A
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JP
Japan
Prior art keywords
electron beam
electron
chip
deflector
defective
Prior art date
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Application number
JP7187262A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuya Ishii
達也 石井
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH0933616A publication Critical patent/JPH0933616A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、一の電子ビーム照射系のみで、良
品チップ、不良品チップの夫々に電子ビームを照射する
動的故障像取得法用電子ビームプローバを提供する。 【解決手段】 電子ビームプローバに電子ビームを2方
向にチョッパ切り替えする偏向器を設けることにより、
一の電子ビーム照射系のみで良品チップ、不良品チップ
の夫々に電子ビームを照射し、上記課題を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
不良解析技術に関し、特に電子ビームプローバに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスの製造工程中および製造
完了後の各種試験によって、不良と判定された製品の不
良解析を実施することは、製造歩留まり、品質の向上を
図る上で重要であり、一般的には以下のような方法によ
り不良解析が行なわれる。即ち、不良と判定されたチッ
プは、まず電気的解析により不良発生の原因となる半導
体チップ上のポイントの発見が行なわれ、次にエッチン
グによる配線金属、層間絶縁膜等の除去や、集束イオン
ビームによる断面開孔が行なわれ、不良発生の原因とな
るポイントの電子顕微鏡観察等が行なわれる。そして、
これらの操作により、不良の発生原因を見付けられる。
【0003】ここで、最近の複雑化、高密度化された半
導体デバイスでは、特に不良解析の最初のステップであ
る電気的解析による不良発生原因のポイントの発見が重
要となる。この電気的解析には種々の方法があるが、そ
の1つとして半導体チップの表面に電子ビームを照射
し、このチップ表面から放出される2次電子のエネルギ
ーを分析することで、チップ表面の配線の電圧波形や電
位分布を測定し、不良箇所を発見する方法がある。かか
る2次電子から得られる情報は、配線の電圧波形や電位
分布の情報であるため、これらの情報が期待値に対して
正しいかどうか判定して、不良発生原因のポイントを発
見することが必要となる。上記判定手段としては、測定
した電圧波形とCAD(Computer Aided
Design)でシミュレーションした電圧波形を比
較し故障個所を絞り混むガイデッドプローブ法や、良品
と不良品の半導体チップにおける配線の電位分布を実際
に比較して故障個所を絞り込む方法が開発され用いられ
ている。
【0004】後者の良品と不良品の半導体チップにおけ
る配線の電位分布を実際に比較して故障個所を絞り込む
方法としては、中村らが、日本学術振興会荷電粒子ビー
ムの工業への応用第132委員会第128回研究会資料
p.123(1994)で報告した動的故障像取得法
(AFI:Activated Fault Imag
ing)がある。この方法は、半導体チップの良品およ
び不良品のそれぞれの電位分布を示す電位コントラスト
像(電位がハイレベルの箇所は暗く、ローレベルの箇所
は明るく観察される)を、1つのディスプレイの同一箇
所に交互に高速に表示することによって良品と不良品の
差即ち故障像を得るものである。図3はこれを示したも
ので、良品(a)と不良品(b)で電位に差が生じた配
線(不良箇所)は、明度が等しい他の部分(良品箇所)
と異なり明度が交互に変化するため点滅して表示され
(c)、容易で迅速な不良解析が可能となる。
【0005】次に、この動的故障像取得法を実現するた
めに中村らが提案しているシステムを図4に示す。本シ
ステムでは、電子ビームプローバの鏡体1の試料ステー
ジ8が、該試料ステージ8を高速で移動できる良/不良
チップ自動切り替えユニット7上に取り付けられ、電子
銃4から放射され、コンデンサレンズ2、対物レンズ3
で収束された電子ビーム11が、試料ステージ8が高速
で移動することにより、良品チップ9および不良品チッ
プ10上に、高速で切り替えられながら照射できるよう
になっている。良品チップ9、不良品チップ10の電位
コントラスト像は、制御用ワークステーション6のディ
スプレイ上に表示され、電位に差が生じた配線は図3
(c)に示したように点滅して表示されることで故障像
が得られる。なお、良品チップ9、不良品チップ10は
LSIテスタ5で動作されている。
【0006】図5は、図4の良/不良チップ自動切り替
えユニット7を用いる代わりに電子ビームプローバを2
台、すなわち鏡体1を2台用いて、良品チップ9、不良
品チップ10の電位コントラスト像を1つのディスプレ
イの同一箇所に交互に高速に表示することによって、良
品と不良品の差(故障像)を得るシステムである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上のように動的故障
像取得法を実現するために2つのシステムが考えられて
いるが、それぞれに問題があった。即ち、図4のシステ
ムでは、良/不良チップ自動切り替えユニット7によ
り、試料ステージ8を高速にかつ高い位置精度で動作さ
せる必要がある。この場合の位置精度としては、半導体
チップ上の配線幅以下即ち1.0μm程度以下の精度が
要求され、動作速度即ち良品チップ9と不良品チップ1
0の変換速度としては、1秒以下の速度が要求される。
このように高速・高精度で試料ステージ8を移動させな
ければ、図3(c)に示したような明度が交互に変化し
点滅して見える故障像は得られず、このような機械精度
を得ることは非常に困難である。一方、図5に示すシス
テムでは、良品チップ9と不良品チップ10を高速・高
精度で動作させる必要はないが、電子ビームプローバを
2台用いているためシステム自体が非常に高価になると
いう欠点がある。そこで、本発明は、一の電子ビーム照
射系のみで、良品チップ、不良品チップの夫々に電子ビ
ームを照射する動的故障像取得法用の電子ビームプロー
バを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで、発明者らは鋭意
研究の結果、電子ビームプローバに電子ビームを2方向
にチョッパ切り替えする偏向器を設けることにより、一
の電子ビーム照射系のみで良品チップ、不良品チップの
夫々に電子ビームを照射でき、試料ステージの移動なし
に動的故障像取得法が実施できることを見出し、本発明
を完成した。
【0009】即ち、本発明は半導体集積回路のチップ表
面に電子ビームを照射し、該チップ表面から放出される
2次電子のエネルギを分析することで、該チップ表面の
配線の電圧波形や電位分布を測定する電子ビームプロー
バであって、電子ビームを放出する1つの電子銃と、該
電子銃から放出された電子ビームを集束する1つのコン
デンサレンズと、該コンデンサレンズで集束された電子
ビームを2方向にチョッパ切替する第1偏向器と、該第
1偏向器により2方向に放出された2つの電子ビーム
を、チップ表面に対して垂直方向になるように軌道修正
する第2偏向器と、該軌道修正された電子ビームを集束
する対物レンズとを備えることを特徴とする電子ビーム
プローバの構造にある。
【0010】上記構成によれば、電子ビームプローバ
が、1つの電子銃と、1つのコンデンサレンズと、第1
偏向器と、第2偏向器と、対物レンズとを備えることに
より(図1)、第1偏向器でチョッパ切替した電子ビー
ムを第1ステージ上に設置した良品チップおよび不良品
チップに夫々照射することが可能となり、従来のような
該第1ステージの高速移動(図4)を行わずに動的故障
像取得法による故障解析(図3)が可能となる。
【0011】また、本発明は半導体集積回路のチップ表
面に電子ビームを照射し、該チップ表面から放出される
2次電子のエネルギを分析することで、該チップ表面の
配線の電圧波形や電位分布を測定する電子ビームプロー
バであって、電子ビームを放出する2つの電子銃と、該
電子銃から放出された2つの電子ビームを、それぞれ独
立した状態で集束する2つのコンデンサレンズと、該コ
ンデンサレンズで集束された2つの電子ビームを、それ
ぞれ独立した状態で集束する2つの対物レンズとを備え
ることを特徴とする構造であっても良い。
【0012】上記構成によれば、電子ビームプローバ
が、2つの電子銃と、2つのコンデンサレンズと、2つ
の対物レンズとを備えることにより、一の電子ビームプ
ローバ内に2系統の電子銃等の電子ビーム照射系を設け
ることができ(図2)、電子ビームプローバ自体を2台
設けていた従来例(図5)に比べて構成の簡単なシステ
ムで、動的故障像取得法による故障解析(図3)が可能
となる。
【0013】尚、本発明は、半導体集積回路のチップ表
面に電子ビームを照射し、該チップ表面から放出される
2次電子のエネルギを分析することにより、該チップ表
面の配線の電圧波形や電位分布を調べて故障解析を行う
ものであるため、単に2次電子の量を測定することによ
り故障解析を行う方法では不可能であった故障箇所(例
えば電極等の表面形状には欠陥がなくても、電極等の抵
抗値等に問題がある場合)の発見も可能である。
【0014】
【発明の実施の形態】
実施の形態1 図1は本発明の実施の形態1を示したものである。図
中、1は鏡体、2はコンデンサレンズ、3は対物レン
ズ、4は電子銃、5はLSIテスタ、6は制御用ワーク
ステーション、8aは第2ステージ、8b、8cは第1
ステージ、9は良品チップ、10は不良品チップ、11
は電子ビーム、12は第1偏向器、13は第2偏向器を
示す。ここで、本発明は、1台の電子ビームプローバで
良品チップ9、不良品チップ10のそれぞれに独立した
電子ビームを照射できるように構成した鏡体を持つもの
であり、対物レンズ3は、良品チップ9、不良品チップ
10のそれぞれに対して配置したものである。
【0015】図1において、1つの電子銃4から放出さ
れ、コンデンサレンズ2で収束された電子ビーム11
は、第1偏向器12を用いて2方向にチョッパ切り替え
で分けられ、第2偏向器13を用いてチップに垂直に照
射できる軌道に修正された後、対物レンズ3を介して良
品チップ9、不良品チップ10にそれぞれ照射される。
本実施の形態は、図5に示した2つの電子ビームプロー
バを用いた従来例のシステムと同一の機能を奏するもの
で、鏡体1が1つの場合(図4)、従来必要であった良
/不良チップ自動切り替えユニット7を用いずに、動的
故障像取得法を実現することを可能とするものである。
【0016】また、対物レンズで集束された2つの電子
ビームを、独立した状態で照射する2つのチップを夫々
配置し、1つはX軸方向およびY軸方向に可動であり、
他の1つはX軸およびY軸ともに固定されている2つの
第1ステージ8b、8cと、該2つの第1ステージを隣
接して配置したX軸およびY軸方向に可動な第2ステー
ジ8aを備えることにより、上記電子ビームが、良/不
良チップの対応する場所に正確に照射されるように、調
整することができる。
【0017】実施の形態2 図2は本発明の実施の形態2を示したものである。図1
と同一符号は同一部分を示す。図2の実施の形態の構成
は、図5に示した従来例では独立して設けられていた2
つの電子ビームプローバの構成部品を、1つの鏡体1内
に設けた構造をとっており、図5に示した2つの電子ビ
ームプローバを用いた従来例のシステムと同一の機能を
奏するものである。
【0018】尚、本実施の形態においても、対物レンズ
で集束された2つの電子ビームを、独立した状態で照射
する2つのチップを夫々配置し、1つはX軸方向および
Y軸方向に可動であり、他の1つはX軸およびY軸とも
に固定されている2つの第1ステージ8b、8cと、該
2つの第1ステージを隣接して配置したX軸およびY軸
方向に可動な第2ステージ8aを備えることにより、上
記電子ビームが、良/不良チップの対応する場所に正確
に照射されるように、調整することができる。
【0019】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、電子ビームプローバが、1つの電子銃と、1つ
のコンデンサレンズと、第1偏向器と、第2偏向器と、
対物レンズとを備えることにより、動的故障像取得法に
おいて従来必要とされた第1ステージの高精度な高速動
作の制御が不要となり、容易かつ安価に高精度な動的故
障像取得法の実施が可能となる。
【0020】また本発明によれば、電子ビームプローバ
が、2つの電子銃と、2つのコンデンサレンズと、2つ
の対物レンズとを備えることにより、従来に比べて安価
な装置で動的故障像取得法の実施が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1にかかる電子ビームプ
ローバの構成図である。
【図2】 本発明の実施の形態2にかかる電子ビームプ
ローバの構成図である。
【図3】 動的故障像取得法によるチップの電位分布を
示すコントラスト像の図である。 (a) 良品チップの電位分布を示すコントラスト像 (b) 不良品チップの電位分布を示すコントラスト像 (c) チップの故障像
【図4】 従来の電子ビームプローバの構成図である。
【図5】 従来の電子ビームプローバの構成図である。
【符号の説明】
1 鏡体、2 コンデンサレンズ、3 対物レンズ、4
電子銃、5 LSIテスタ、6 制御用ワークステー
ション、7 良/不良チップ自動切り替えユニット、8
試料ステージ、8a 第2ステージ、8b、8c 第
1ステージ、9良品チップ、10 不良品チップ、11
電子ビーム、12 第1偏向器、13 第2偏向器、
101 ローレベル像、102 ハイレベル像、103
点滅像。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体集積回路のチップ表面に電子ビー
    ムを照射し、該チップ表面から放出される2次電子のエ
    ネルギを分析することで、該チップ表面の配線の電圧波
    形や電位分布を測定する電子ビームプローバにおいて、 電子ビームを放出する1つの電子銃と、 該電子銃から放出された電子ビームを集束する1つのコ
    ンデンサレンズと、 該コンデンサレンズで集束された電子ビームを2方向に
    チョッパ切替する第1偏向器と、 該第1偏向器により2方向に放出された2つの電子ビー
    ムを、チップ表面に対して垂直方向になるように軌道修
    正する第2偏向器と、 該軌道修正された電子ビームを集束する対物レンズとを
    備えることを特徴とする電子ビームプローバ。
  2. 【請求項2】 半導体集積回路のチップ表面に電子ビー
    ムを照射し、該チップ表面から放出される2次電子のエ
    ネルギを分析することで、該チップ表面の配線の電圧波
    形や電位分布を測定する電子ビームプローバにおいて、 電子ビームを放出する2つの電子銃と、 該電子銃から放出された2つの電子ビームを、それぞれ
    独立した状態で集束する2つのコンデンサレンズと、 該コンデンサレンズで集束された2つの電子ビームを、
    それぞれ独立した状態で集束する2つの対物レンズとを
    備えることを特徴とする電子ビームプローバ。
JP7187262A 1995-07-24 1995-07-24 電子ビームプローバ Pending JPH0933616A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6815960B2 (en) 2001-08-27 2004-11-09 Seiko Epson Corporation Electron beam test system and electron beam test method
US6839646B2 (en) 2001-11-07 2005-01-04 Seiko Epson Corporation Electron beam test system and electron beam test method

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6815960B2 (en) 2001-08-27 2004-11-09 Seiko Epson Corporation Electron beam test system and electron beam test method
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