JPH0280971A - 電子ビームテスタ - Google Patents

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】 １回次］ 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第８．９図） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（第１図） 作用 実施例（第２〜７図） 発明の効果 ［概要］ 半導体集積回路の配線に電子ビームを照射して得られる
２次電子を検出することにより配線電位を検知し、この
電位が所定値に等しくなる時点を探索する電子ビー１１
テスタに関し、 １回の手動設定で、パルスのエツジが所定レベルとなる
時点を探索できるようにすることを目的とし、 周期的に変化するテスト信号を試料に供給するテストド
ライバと、トリガ信号に応答して該周期の始点からの時
点ｔｉに試料の測定点へパルス状の電子ビームを照射す
る電子ビーム照射手段と、該照射により該試料から放出
される２次電子の量を検出する２次電子検出手段と、検
出された２次電子量から時点ｔｌの電位ｖＩを求める電
位演算手段と、設定されたタイムウィンド内において、
求められた該電位を用い２分探索法により次回測定時点
を求め該測定点の電位か所定値ｖｃとなる時点を探索す
る２分探索手段と、を有する電子ビームテスタにおいて
、時間刻みΔＴ及びエツジ傾きの符号を設定する設定手
段と、タイムウィンド探索範囲の始点を初期値とし周期
の始点から計った＋ｉｎ回測定時点ｔｉ−１に該時間刻
み八Ｔだけ変化させた値を周期の始点から計った次回測
定時点１１とＶる測定時点歩進手段と、面回測定時点ｔ
　Ｉ−１での測定電位ｖ、−１と今回測定時点での測定
電位■１との間に該所定値■ゎがあり、かつ、（Ｖ＋　
　Ｖ＋−Ｖｉ−１）の符号が該設定されたエツジ傾きの
符号と同一であると判断した場合には、該測定時点ｔム
−１とｊ１との間を該タイムウィンドとするタイムウィ
ンド。自動設定手段と、該判断前には該測定時点歩進手
段により求められた測定時点において、該判断後には該
２分探索手段により求められた測定時点において、該電
子ビーム照射手段に該トリガ信号を供給する電子ビーム
トリガ手段と、を備えて構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体集積回路の配線に電子ビームを照射し
て得られる２次電子を検出することにより配線電位を検
知し、この電位が所定値に等しくなる時点を探索する電
子ビームテスタに関する。

［従来の技術］ 金属細線プローブをＬＳＩの配線に当てて配線電位を測
定すると、プローブ自身の寄生容量によりこの配線を通
る信号の波形が乱れたり、配線を損傷したり、プローブ
の細線化に限界があるため特定の配線のみにプローブを
当てることができなかったりするという問題点がある。

このような問題点は電子ビームテスタにより解決された
。

ところか、この電子ビームテスタでは、時間的に連続し
て実時間で信号波形を測定することかできず、測定時間
が長くなるという問題点がある。

すなわち、連続的に変化する波形を観測するには、周期
的に変化するテスト信号をＬＳＩに供給し、各周期にお
いて１時点でパルス状の電子ビームを配線に照射し、そ
の２次電子を検出して配線電位を検知し、この時点を各
周期において少しずつずらすことにより、−周期の波形
を得る必要がある。

加えて、Ｓ／Ｎの良い波形を得るためには、各時点での
電子ビーム照射を多数（例えば１０００回）繰り返して
検知される二次電子信号を加算平均処理する必要がある
。

ここで、例えばゲートの伝播遅延時間の測定については
、ゲート入力パルスの正のエツジ（負のエツジ）の電位
がしきい値Ｖｔｈに等しくなってからゲート出力パルス
の正のエツジ（負のエツジ）がしきい値Ｖ＋ｈに等しく
なるまでの時間を測定すればよい。このような場合には
、測定時間を大幅に短縮するために、第８図に示すよう
な２分探索法が用いられる。

すなわち、特定の測定位置について、時点ＴＩでの配線
電位Ｖｉと時点Ｔ、での配線電位Ｖｉを測定する。

（ｖ　＋−ｖ　ｔｍ）（ｖ　ｔ−ｖ　ｔｈ）＜　ｏ　　
　　　　（１）であるので、タイムウィンドＴ　ｔ　”
”’　Ｔ　を内に測定点の配線電位Ｖがしきい値ｖｌｈ
に等しくなる時点が存在すると判定される。

次に、タイムウィンドの中点の時点 ’ｒ　３−（’ｒ　、＋　Ｔｔ）／２での配線電位ｖ３
を測定する。

（ｖ、−ｖＩｈ）の符号と（ｖ＊　　Ｖ　、ｈ）ノ符号
ｂ＜　一致するので、タイムウィンドの右端の時点Ｔ、
をＴ、に更新することにより、タイムウィンドの幅を半
分にする。この場合、 （Ｖ　ｌ−Ｖ　ｔｈ）（Ｖ　ｓ　　Ｖ　ｔｈ）＜　ＯＴ
！あるノテ、タイムウィンドＴ、〜Ｔ３内に一１定点の
配線電位Ｖがしきい値■、に等しくなる時点が存在する
と判定される。

次に、タイムウィンドＴ、〜Ｔ、の中点の時点Ｔ　ａ　
−（Ｔ　Ｉ’＋　Ｔ　り／２での配線電位Ｖｉを測定す
る。

今度は（ｖ−Ｖｉｈ）の符号ト（ｖ　、−ｖ　ｔｈ）ノ
符号カ一致するので、タイムウィンドの左端の時点Ｔ。

をＴ４に更新することのより、タイムウィンドの幅を半
分にする。（Ｖ　４　　Ｖ　ｔｈ）（Ｖ　ｓ　　Ｖ　ｔ
ｈ）＜　０　テあるので、タイムウィンドＴ４〜Ｔ、内
に配線電位Ｖがしきい値ｖｔｈに等しくなる時点が存在
すると判定される。

以下同様にして、タイムウィンドの幅を毎回半減し、配
線電位Ｖがしきい値ＶＬＩ、に等しくなる時点を探す。

このような半減処理を例えば１０回繰り返せば、タイム
ウィンドの幅は（’Ｉ’　ｔ　−’ｒ　＋　）　／１．
０２４となり、短時間で高精度測定を行うことができる
。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上式（１）の条件を満たす最初のタイムウィン
ドＴ　＋　”　Ｔ　ｔを手動設定する必要かあり、特に
、測定対象のパルス幅が狭い（例えば２１ｓ）場合には
、タイムウィンドを高精度で予測しなければならならな
いので、たとえシミュレーションの結果を用いたとして
も第９図に示す如く上式（１）の条件を満たさない場合
がある。第９図−点鎖線はシミュレーションで得られた
パルス波形を示し、実線は実際のパルス波形を示す。

このような場合、２分探索法を実行して上式（１）を満
たさないことが分かった後に再度タイムウィンドを手動
設定し直す必要があり、しかも、手動設定を所定回数繰
り返せば上式（１）を満たすという保証がないので、電
子ビームテスタの操作が煩雑である。断線等によりパル
スが実際には測定点を通らない場合には、１周期の全範
囲にわたりてタイムウィンドの手動設定及びこれに基づ
く２分探索を多数回実行することにより初めてその事実
を知り得る。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、１回の手動設定で
、パルスのエツジが所定レベルとなる時点を探索するこ
とができる電子ビームテスタを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の原理構成を示すブロック図である。

図中、■は試料、例えば１□Ｓ１である。

２はテストドライバであり、周期的に変化するテスト信
号を試料目こ供給する。

３は電子ビーム照射手段であり、トリガ信号に応答して
該周期の始点からの時点ｔｉに試料！の測定点へパルス
状の電子ビームを照射する。

４は２次電子検出手段であり、該照射により該試料１か
ら放出される２次電子の量を検出する。

５は電位演算手段であり、検出された２次電子ｚａから
時点Ｌ１の電位■、を求める。

６は２分探索手段であり、自動設定されたタイムウィン
ド内において、求められた該電位を用い２分探索法によ
り次回測定時点を求め、該測定点の電位が所定値■。と
なる時点を探索する。

７は設定手段であり、時間刻み八Ｔ及びエツジ傾きの符
号を設定する。タイムウィンドを求めるだめの探索範囲
については、テスト信号の１周期に等しくすることがで
きるので、必ずしもこれを設定する必要はない。

８は測定時点歩進手段であり、タイムウィンドの探索範
囲の始点（終点より小さい値であってもよい）を？ＪＪ
期値とし、周期の始点から計った前回測定時点Ｌ　Ｉ−
＋に該時間刻み八Ｔだけ変化（増加または減少）させた
値を周期の始点から計った次回測定時点１１とする。

９はタイムウィンド自動設定手段であり、前回１５１＋
１定時点ｔ１１での測定電位Ｖ　、−、と今回測定時点
Ｌ１での測定電位ＶＩとの間に該所定値■ゆがあり、か
つ、（Ｖ　、　−Ｖ　、、）の符号が該設定されたエツ
ジ傾きの符号と同一であると判断した場合には、該測定
時点［ｌ−３とｔｌとの間を該タイムウィンドとする。

好ましくは、このタイムウィンド自動設定手段９はさら
に、測定電位のばらつきをΔＶとしたときに、１ｖｌ−
ｖｅｌ＜ΔＶである場合には時点Ｌ　ｌ−１と時点ｊ＋
□との間を前記タイムウィンドとし、ｌｖ＋−＋　　ｖ
ｅｌ＜ΔＶである場合には時点ｊ１と時点１１との間を
前記タイムウィンドとする。

ＩＯは電子ビームトリガ手段であり、該判断前には該測
定時点歩進手段８により求められた測定時点において、
該判断後には該２分探索手段６により求められた測定時
点において、該電子ビーム照射手段３に該トリガ信号を
供給する。

作用］ Ｌ記構酸により、タイムウィンドを自動設定した後、こ
のタイムウィンドを用いて２分探索法により、パルスの
エツジか所定レベルとなる時点を探索する。

タイムウィンド自動設定において、測定電位のバラツキ
ΔＶを考慮しない場合には、 ｜Ｖｉ−ｖｃｌ＜ΔＶまたはｌＶ＋−＋　　Ｖｅｌ〈Δ
Ｖとなる確率が比較的小さいこと及びこれが生じたとし
てもその後２分探索法を実行した場合に （Ｖ　ｌ　−Ｖ　Ｃ）（Ｖ　１．−、−Ｖ　ｃ）＞　０
となるとは限らないことから、はぼ１回の手動設定で、
パルスのエツジが所定レベルとなる時点を探索すること
ができる。探索不可の場合には、例えば時間刻み＾Ｔを
変更しまたは測定開始時点を変更して再度測定を行えば
よい。

測定電位のバラツキΔＶを考慮した場合には、必ず１回
の手動設定で、パルスのエツジが所定レベルとなる時点
を探索することができる。

１実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第２図は電子ビームテスタの要部構成を示す。

Ｘ−Ｙ−Ｚ７．ｆ−ノ１２−ｈｌ：！；ｔｉ１．Ｓｌ　
１４７＞（載置すしていろ。このＬＳ１１４には、コン
トローラ１６からの制御信号に基づいて、テストドライ
バ１８から周期的なテスト信号が供給される。コントロ
ーラ１６にはキーボード２０から各種設定値が供給され
、コントローラ１６はこの設定値に基づいて、ストロボ
制御回路２２を介し電子ビーム照射装置２４を駆動して
パルス状の１次電子ビーム２６を射出させ、ＬＳ１１４
上の所定の配線１４ａ上に１次電子ビーム２６を照射さ
せる。このストロボ制御回路２２は、電子ビーム偏光板
（不図示）への印加電圧を制御して連続電子ビームの一
部のみ電子ビーム照射手段２４から射出させることによ
りパルス状の電子ビームを作成するためのものである。

１．３１１４は引出グリッド２８及び減速グリッド３０
により被われており、引出グリッド２８に印加された正
の直流電圧により配線１４ａからの２次電子３２の放出
が助長され、次いで減速グリッド３０に印加された直流
電圧に応じて所定エネルギー以上の２次電子が２次電子
検出器３４で検出される。配線１４ａの配線電位が高い
ほど配線ｌ４ａと減速グリッド３０との間の電位差が小
さくなって２次電子検出量が小さくなる。この関係から
、電位演算装置Ｊ３６により配線１４ａの電位Ｖｉが求
められる。この配線電位■、はコントローラ＋６に供給
され、コントローラ１６はこれを用いて電子ビーム照射
時点を求め、ストロボ制御回路２２を介して電子ビーム
照射装置２４を航記同様に駆動する。また、コントロー
ラ１６は、求められた配線電位■１を表示装置３８に表
示させる。

以下の説明では、テストドライバ１８から周期的に供給
されるテスト信号により、ＬＳ１１４の配線１４ａの電
位は第５図に示す如く変化するものとする。すなわち、
周期Ｔのパルスが配線１４ａを通るものとする。また、
時点ｔ１とは、第１回目の測定における周期の始点から
計った時間をいい、配線電位ｖＩとは時点ｔ１での測定
点の配線電位をいうものとする。

次に、このパルスの負のエツジで配線電位Ｖがしきい値
Ｖｔｈに等しくなる時点Ｔｃをコントローラ！６により
求める処理手順を説明する。

第３図はこの処理手順のゼネラルフローチャートであり
、第４図は第３図に示すステップ１００の詳細処理手順
を示すフローチャートである。

第４図において、 （１０２）時間刻みへＴ１最人繰り返し回数Ｎ及び着目
するエツジ傾きの符号Ｓを設定する。このＡＴは、第５
図に示す如くパルス幅ＰＷよりも小さく、例えば＾’１
’　＝　Ｐ　Ｗ　／　２である。また、Ｎは例えばＴ／
ΔＴの小数点以下を切り捨てた整数値である。

このＮの値はコントローラ１６自信が演算して求めても
よい。また、Ｓの値は、例えば傾きが正のエツジの場合
には１１負のエツジの場合には一重である。

（１０４）次に第１回目測定を示すｉの値を０に初期設
定する。

（＋０６）次にｉの値をインクリメントする。

（１０ｇ）　ｉ≦Ｎであれば、 （１１Ｇ）時点ｔ＋＝（ｉ　　１）ＡＴでの配線配線電
位■、を測定する。

（１１２）初回はｉ＝１であり、ステップ１０６へ戻る
。

２回目以降はｉ≠１であるので、 （１１４）（Ｖ　ｔ−ｖ　ｔｈ）（ｖ　、−、−ｖ　ａ
ｈ）　　　　　（２）の符号を判定する。この符号が正
であれば、すなわち、第５図においてＶｉとＶｉ−１と
を結ぶ直線がしきい値Ｖｔ１ｔを横切っていなければス
テップ１０６へ戻る。

式（２）の値が０または負であれば、 （１１６）（Ｖ　ｓ−ｖ　ｉ−Ｖｉ−１）ノ符号と設定
値Ｓの符号とを比較する。両者が一致していなければ、
すなわち、負のエツジに着目しているのに正のエツジで
ある場合にはステップ１０６へ戻る。

両者の符号が一致しておれば、 （１１ｇ）ＩＶ　ｔ−１Ｖ　ｔｈｌとΔＶとの値を比較
する。

ここにΔＶは、主に電子ビームテスタに基づく配線電位
測定値のばらつきであり、例えば、１時点または複数時
点での多数回測定した配線電位について標準偏差を求め
、この標準偏差値を３倍した値である。このΔＶの値は
、１次電子ビームのパルス幅が短いほど大きくなる。ま
た、測定しようとするパルスのエツジの傾きが急である
ほど１次電子ビームのパルス幅を小さくする必要がある
。

ΔＶの決定はステップ１１８で行ってもよく、またステ
ップ＋１７２の府（不図示）で行ってもよい。

Ｖ＋−＋　　Ｖｔｈｌ＞ΔＶであれば、（１２０）タイ
ムウィンドＴ、〜Ｔ、のＴｌをｔｉ□とする。

第６図に示す如く、ＩＶ　ｓ−ｒ　　Ｖ　ｔｈｌ≦ＡＶ
　テアｈば、 （１２２）タイムウィンドの左端Ｔ、をｊ　Ａ−１とす
る。

これは、測定値のばらつきにより第３図に示すステップ
３００において上式（２）が満たされず、２分探索処理
が実行できなくなるのを避けるためである。第６図に示
す斜線部は（実際の配線電位）±ΔＶの範囲を示す。

（１２４）タイムウィンドの右端Ｔ、につぃても左端と
同様の処理を行う。すなわち、 ＶｉＶｔｈｌ＞ΔＶであれば、 （１２６）Ｔｍをｔｉとする。

第７図に示す如く、ＩＶ　＊−ｖ　龜ｍｌ≦ΔＶであれ
ば、（１２ｇ）Ｔｊをｔｌ、１とする。

このようにして、タイムウィンドが自動的に設定される
。

断線等により配線１４ａにパルスが通らない場合には、
Ｎ＋１回の繰り返し処理によりステップ１０１１におい
てｉ＞Ｎと判定され、 （ｌａｏ）タイムウィンドの右端Ｔ、が０とされる。

次に、第３図において、 （２０Ｇ）タイムウィンドの右端Ｔ、が０であれば求め
ようとする測定時点が存在しないので処理を終了し、Ｔ
、が０でなければ、 （３００）上記従来の技術の欄で説明した２分探索法に
より、誤差ΔＶ内で配線電位Ｖがしきい値■、いに一致
する時点Ｔ、を求める。

（４００）次に、例えばこの時点Ｔ１とその１つ前の時
点Ｔ。−１について複数回測定を行い、両時点での平均
値を用いて補間法により、配線電位■がしきい値■、と
なる時点Ｔ６を求める。なお、加算平均によるＴｃの算
出はこの方法に限定されない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る電子ビームテスタに
よれば、時間刻みＡＴ及びエツジ傾きの符号を設定する
することにより、タイムウィンド自動設定手段が、前回
測定時点ｔ　１−１での測定電位■□−１と今回測定時
点ｔｉでの測定電位Ｖｉとの間に該所定値ｖｃがありか
つ（ｖ　ｔ−ｖ　１−１）の符号が該設定されたエツジ
傾きの符号と同一であると判断した場合に、該測定時点
ｊ　＋−１とｔｌとの間を該タイムウィンドとするので
、はぼ１回の手動設定で、パルスのエツジが所定レベル
となる時点を探索することができ、電子ビームテスタの
操作が簡単になり、かつ、測定時間を短縮化することが
できるという優れた効果を奏する。

また、このタイムウィンド自動設定手段をさらに、測定
電位のばらつきをΔＶとしたときに、Ｖ　Ｉ−Ｖ　ｅｌ
＜ΔＶである場合には時点１＋□と時点ｔ８．．との間
をタイムウィンドとし、Ｖ　＋−＋−Ｖ　ｇ＜ΔＶであ
る場合には時点ｔｉ−１と時点Ｅｌとの間をタイムウィ
ンドとする構成にすれば、必ず１回の手動設定で、パル
スのエツジが所定レベルとなる時点を探索することがで
きるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を示すブロック図である。 第２図乃至第７図は本発明の一実施例に係り、第２図は
電子ビームテスタの要部構成図、第３図は配線電位■が
しきい値Ｖｌｈに等しくなる時点を求める処理手順を示
すゼネラルフローチャート、 第４図は第３図に示すステップ１００での詳細処理手順
を示すフローチャート、 第５図はタイムウィンド自動設定説明図、第６図及び第
７図はタイムウィンドの端がしきい値付近の値になった
場合にその後の２分探索処理か可能になるようにタイム
ウィンドを広げる説明図である。 第８図及び第９図は従来例に係り、 第８図は２分探索法説明図、 第９図はタイムウィンド誤設定説明図である。 図中、 Ｉ２はステージ １４はＬＳＩ ＋４ａは配線 １６はコントローラ ＋８はテストドライバ ２０はキーボード ２２はストロボ制御回路 ２４は電子ビーム照射装置 ２６は１次電子ビーム ２８は引出グリッド ３０は減速グリッド ３２は２次電子ビーム ３４は２次電子検出器 ３６は電位演算装置 ・−２，−７ジ′ 発明の原理ブロック図 第 図 Ｖ＝Ｖｔｈとなる時点Ｔｃを求める処理手順第３ 図 時間ｔ タイムウィンド自動設定説明図 第５図 時間ｔ タイムウィンド自動設定説明図（ｌＶｌ−＋−Ｖ＋ｈｌ
ｃＪＶ）第６図 時間ｔ タイムウィンド自動設定左明国（ＩＶ；−ＩＡｈｌ＜Ａ
Ｉ）第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）、周期的に変化するテスト信号を試料に供給するテ
   ストドライバ（２）と、 トリガ信号に応答して該周期の始点からの時点ｔ＿ｉに
   試料の測定点へパルス状の電子ビームを照射する電子ビ
   ーム照射手段（３）と、 該照射により該試料から放出される２次電子の量を検出
   する２次電子検出手段（４）と、検出された２次電子量
   から時点ｔ＿ｉの電位Ｖ＿ｉを求める電位演算手段（５
   ）と、 設定されたタイムウインド内において、求められた該電
   位を用い２分探索法により次回測定時点を求め、該測定
   点の電位が所定値Ｖ＿ｃとなる時点を探索する２分探索
   手段（６）と、 を有する電子ビームテスタにおいて、 時間刻みΔＴ及びエッジ傾きの符号を設定する設定手段
   （７）と、 タイムウインド探索範囲の始点を初期値とし、周期の始
   点から計った前回測定時点ｔ＿ｉ＿−＿１に該時間刻み
   ΔＴだけ変化させた値を周期の始点から計った次回測定
   時点ｔ＿ｉとする測定時点歩進手段（８）と、前回測定
   時点ｔ＿ｉ＿−＿１での測定電位Ｖ＿ｉ＿−＿１と今回
   測定時点ｔ＿ｉでの測定電位Ｖ＿ｉとの間に該所定値Ｖ
   ＿ｃがあり、かつ、（Ｖ＿ｉ−Ｖ＿ｉ＿−＿１）の符号
   が該設定されたエッジ傾きの符号と同一であると判断し
   た場合には、該測定時点ｔ＿ｉ＿−＿１とｔ＿ｉとの間
   を該タイムウインドとするタイムウインド自動設定手段
   （９）と、該判断前には該測定時点歩進手段（８）によ
   り求められた測定時点において、該判断後には該２分探
   索手段（６）により求められた測定時点において、該電
   子ビーム照射手段（３）に該トリガ信号を供給する電子
   ビームトリガ手段（１０）と、 を有することを特徴とする電子ビームテスタ。 ２）、前記タイムウインド自動設定手段（９）はさらに
   、測定電位のばらつきをΔＶとしたときに、｜Ｖ＿ｉ−
   Ｖ＿ｃ｜＜ΔＶである場合には時点ｔ＿ｉ＿−＿１と時
   点ｔ＿ｉ＿＋＿１との間を前記タイムウインドとし、｜
   Ｖ＿ｉ＿−＿１−Ｖ＿ｃ｜＜ΔＶである場合には時点ｔ
   ＿ｉ＿−＿２と時点ｔ＿ｉとの間を前記タイムウインド
   とすることを特徴とする請求項１記載の電子ビームテス
   タ。