JPH0428138B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明は集積回路の非接触テスト装置に関し、
さらに具体的には瞬間的な回路の動作電圧によつ
て変調されたレーザ誘起光電子放射を使用する極
めて高速で、極めて分解能の高い、集積回路の全
ラインの動的ACテスト装置に関する。

Ｂ 開示の概要 本発明により、テストされるチツプのライン上
に収束されるパルス・レーザによつて誘導される
光電子放射、及び収束ラインに垂直な高速静電偏
向を使用して、高い時間的分解能でテストされる
集積回路チツプ上のテスト位置の全ラインに及ぶ
電圧の同時非接触テストが可能になる。パルス・
レーザー光の収束ラインから発生する光電子は検
出器配列体上のライン上に結像される。このライ
ンに沿う配列点の光電子の測定強度は収束レーザ
によつて照射されたライン上の対応する点の電圧
を表わしている。レーザ・パルスの接続時間中に
収束ラインの方向に垂直に印加される高速度静電
偏向が一連のテスト位置にまたがる、検出器配列
体上の線像（列）を直角（行方向）に移動させ
る。

Ｃ 従来技術 出願中の或る米国特許明細書はパスル紫外線レ
ーザによつて誘起される光放射を使用して、極め
て高い時間的分解能（約10ピコ秒もしくはそれ以
下）で実時間でVLSIもしくはVHSICチツプ上の
特定の点の電圧を測定する技法を開示している。
測定された光電流はテストされるチツプ上の点の
電圧を直接反映している。それはこの電圧が電子
の加速もしくは減速電界に影響を与え、放射電子
によつて感知されるからである。ピコ秒の範囲
（それ以下）のパルス幅のレーザを発生出来る特
殊なレーザ装置が提案され、その実施例も与えら
れていて、単一の点の実際のACスイツチング波
形がピコ秒の時間分解能、即ち進歩した高速回路
にとつて十分な高速で測定出来ている。この様な
レーザ装置は、すでに現在の実験室で使用されて
いて、レーザ・ビームを走査する事によつて全チ
ツプ上でこの種の測定を順次行うのに使用出来る
が、今日のこの様なレーザ装置（ピコ秒の範囲で
動作する）のパワーは、製造及び他の応用にとつ
て望まれている。チツプ上の多くの点の同時測
定、即ち点の２次元配列体の全チツプ・テストを
行うには十分ではない。

米国特許第3124790号はビツト値に依存して偏
向方向を変化させる事による記録データのパター
ンの電子ビーム走査装置を開示している。

この従来技術は、動的テスト動作及び線像に収
束するレーザ・ビームに応答してテストされる集
積回路チツプによつて発生される電子放射パター
ンを検出器配列体にまたがつて列走査し、次に視
覚的に行走査に応答して検出器配列体の閾値電圧
の交差点の選択によつてチツプのテスト時間中の
各異なる瞬間に良好な空間的時間的分解能を与え
るところの本発明を示唆していない。

Ｄ 発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、チツプに複雑なもしくは破壊
的探針動作を与える事なく高速に全集積回路をテ
ストする装置を与える事にある。

本発明に従えば、ACスイツチング波形をモニ
タするのに十分な時間的分解能で、テストの点の
一次元配列体を非破壊的に動的に同時にテストす
る装置が与えられる。

本発明に従えば、テストされるチツプ上にパル
ス紫外線レーザ・ビームをライン状に収束させ
て、該ラインに沿うテスト点の列から光電子を同
時に放射させるテスト装置が与えられる。

本発明に従えば、減速及び加速格子もしくは他
の電子光学装置を使用して、電子放出テスト点か
ら反射する光電子信号電流をその初期エネルギ分
布に従つて変調するテスト装置が与えられる。

本発明に従えば、上述の様に変調された光電子
線像を光電子信号のための検出器配列体上の列ラ
イン上に再結像させるテスト装置が与えられる。

本発明に従えば、レーザ・ビームの焦点列ライ
ンに垂直な方向に、時間の関数として、検出器配
列体を空間的に横切つて光電子を分散するために
ストリーク・カメラ（Streak camera）の場合
の様な高速電子偏向を使用し、ACスイツチ波形
の測定に十分なピコ秒範囲の高い時間的分解能で
ラインに沿う、チツプのテスト点の電圧の時間依
存性を明らかにするテスト装置が与えられる。

Ｅ 問題点を解決するための手段 パルス・レーザ・ビームがテストされる集積回
路チツプ上のテスト点の列に沿うライン上に収束
される。このパルス・レーザ・ビームによつて発
生した光電子は検出器配列体上のラインに結像さ
れる。このラインに沿う配列点の光電子の測定強
度が収束レーザによつて照射されたラインに沿う
対応点の電圧を表わす。レーザ・パルスの持続時
間中、収束列ラインの方向に垂直に加えられる高
速静電偏向によつて検出器配列体上の列像を一連
の行に沿う様に分散し、これによつて高い時間的
分解能（ピコ秒の範囲）でテスト点の列中の電圧
の時間依存性が明らかになる。

Ｆ 実施例 本発明のテスト装置は集積回路上の一次元配列
をなす多くの点の各々の電圧の同時実施時間動的
測定を与える。測定はACスイツチング波形を観
測するに必要なピコ秒範囲の時間的分解能で行わ
れるが、しかも好ましい実施例の標準のエキシ
マ・レーザの様な現在入手可能なレーザ装置を使
用する。

第１図は本発明の動作原理を示す概略図であ
る。テストされるチツプ上の多くのテスト点の電
圧を時間の関数として、高速集積回路のACスイ
ツチング波形を観測するのに十分な高い測定速度
及び同時に高い時間的分解能で測定出来る事が好
ましい。テストされるチツプ１は真空室９に挿入
され、保持器上に取付けられ、チツプの入／出力
端子がチツプに十分な電力を与え、設計速度でチ
ツプを動作させる駆動回路に接続される。テスト
されるチツプ１上のテスト点は概略的に領域２で
示されている。

各測定サイクル中に、チツプ上のテスト点の単
一ラインに沿う電圧の時間依存性は次の様に決定
される。パルス・レーザ３のビームは第１図に示
された如く、チツプの最上部のいくつかのテスト
点２（第１図にはＡ，Ｂ及びＣで示されている）
より成るライン４上に収束される、テスト点（位
置）２は一定のパターンをなす必要はないが、説
明の都合上、点Ａ，Ｂ及びＣのラインを列、これ
に垂直な方向を行とする。

このレーザ・ビームは光電子を真空中に放射さ
せるに十分短い波長（即ち光子エネルギが十分高
い）紫外線でなければならない。その代表的な閾
値はエネルギで約4.0eV即ち波長で3000〓であ
る。さらにレーザの強度はラインに沿う多くのテ
スト点に対して妥当な信号を同時に発生出来るの
に十分でなければならない。レーザ・パルスの持
続時間は偏向用の勾配電圧の間隔t1−t2よりも長
くされている。例えばエキシマ装置は10＋１秒の
間隔t1−t2に対して20＋１秒のパルス幅を有す
る。

電子光学格子１２及びおそらく追加の電子レン
ズ（図示されず）を含む装置を使用して、チツプ
上の線像４から放射した光電子信号は変調され、
二次元の電子検出器配列体５上のライン６に沿つ
て再収束される。各点の光電子の測定強度はレー
ザ・パルスの持続時間中のチツプ上の線像（列ラ
イン）４に沿う対応テスト点に存在する電圧を表
わす。使用される信号変調過程は上記の出願中の
米国特許明細書に説明されているものと同じであ
る。

現在の技術水準のレーザでは、これ等の要件は
市販のエキシマ・レーザ（KrF等）の様なナノ秒
のレーザ・パルスを使用した妥当なテスト速度だ
けで満足される。ナノ秒の時間的分解能はしばし
ばチツプの電圧の異なるタイミング（７ロツク）
状態の電圧を区別するのに十分であるが、高速度
集積回路上の電圧のためのACスイツチング波形
の形状を解像出来るには十分でない。後者の問題
を解決するために、ピコ秒の範囲の増強された時
間的分解能がストリーク・カメラに使用されてい
るものと類似の高速度の静電偏向手段を開発する
事によつて得られる。

電子像走査装置として一組の静電偏向板７を使
用し、光電子線像６を検出器配列体５を横切つ
て、線像６自体に垂直、即ち行方向に走査する。
間隔約100ピコ秒の反対極性の極めて高速な勾配
電極を偏向板７に印加し、検査器配列体５上の相
継ぐ線像６を時間の分解能で数ピコ秒に対応する
検出器配列体上の空間分解能に従つて分解する。
偏向パルスをレーザ・パルスの開始時に一致させ
ると、レーザ・パルスの持続時間中にチツプ電圧
の高い時間的分解能が望み通り達成される。パル
ス・レーザ３のパルスは円柱レンズでよい結像装
置８によつて結像され、走査線を発生し、パル
ス・レーザ走査装置を形成するレーザ及び走査結
像走査がテストされるチツプ１上に線像を形成す
る。図には単一の勾配電圧波形t1−t2が示されて
いる。この波形を延長するためには、発振電界の
一部を使用して、高い変化率の波形を得ればよ
い。従つて第１図でチツプ上のテスト点Ａ，Ｂ及
びＣのための電圧は検出器配列体５上の一連の光
電子の強度として反映される。即ち検出器配列体
５上のＡ１，Ｂ１及びＣ１の強度は時刻１の電圧
を反映し、Ａ２，Ｂ２及びＣ２の強度は時刻２の
チツプ上の点Ａ，Ｂ及びＣの電圧を反映している
等々である。

二次元検出器配列体５からの関連信号を得て処
理するのに高速並列検出電子装置が与えられる。
各測定で、チツプ上のラインに沿う一組のテスト
点のチツプ電圧はピコ秒の時間的分解能の範囲で
時間の関数として決定される。チツプ上の他の列
に沿うテスト点の電圧の時間依存性を測定するた
めには、レーザはチツプ上の他の列上に収束さ
れ、上述の測定が再び遂行される。レーザ３及び
関連光学装置は真空室９の外部にあつてもよい
が、全動作は真空室の中で遂行される事が好まし
い。取付け装置１０は任意の適切な保持器、簡単
なコンベアもしくは機械的支持のための接続手段
及び回路を動作させる電気的入出力持続部を有す
る。テストされるチツプを繰返し提示するコンベ
アである。

計算機(c)１１は全動作を制御し分析して、テス
トすべきチツプ１のための制御された動作、パル
ス・レーザ走査装置３，８の制御、偏向板７に印
加される偏向勾配電圧の制御及びエネルギ分析格
子１２に印加される加速バイアスもしくは閾値バ
イアスの制御を与え、テストの決定及び印加され
る正規の電圧に関する測定電圧の分析を制御す
る。

第２図はビジコン像としての第１図の検出器配
列体５上の時間t1…t2間の結果を示す。偏向は矢
印で示された様にレーザ走査に垂直に行われ面状
の結果を与える。

テストすべきチツプ１上のテスト点２は集積回
路の動作のために既に存在する特定の相互接続線
もしくはコンタクトであつてよい。又は上述のテ
ストを行うために、特定のテスト・パツドをチツ
プ上に形成する事が出来る。テストすべきチツプ
１は単一の集積回路チツプ或いは多くのチツプが
得られる全半導体ウエハのすべてもしくは一部で
よい。テストすべきチツプは電子装置を相互接続
するための簡単な実装ビイクルもしくは種々の点
で電圧をテストする事が望まれている他の電子装
置を有するビークルでもよい。

Ｇ 発明の効果 本発明の利点はテストすべきチツプ上の多くの
点、即ちレーザの焦点ラインに沿う多くの点を同
時に測定する事によつてテスト速度を増大する点
にある。

本発明の他の利点は現在の技術段階の集積回路
のACスイツチング波形を測定出来る極めて高い
時間的分解能でテスト速度の増大が得られる点に
ある。

本発明の他の利点は高速走査及び計算機による
評価のための走査結果の記憶によつて複雑な集積
回路の自動テストに利用出来る点にある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の動作原理を説明する概略図で
ある。第２図は代表的なテスト結果を示す図であ
る。 １……テストされるチツプ、２……テスト領
域、３……パルス・レーザ、４……線像、５……
検出器配列体、６……光電子線像、７……偏向
板、８……結像装置、９……真空室、１０……取
付け装置、１１……計算機、１２……エネルギ分
析格子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数のテスト位置を有するテストすべき半導
   体チツプ上の列をなすテスト位置を動的に動作さ
   せながら非接触的にテストするための装置であつ
   て、 (a) 真空室と、 (b) 上記テストすべき半導体チツプを上記真空室
   内に取付けるための手段と、 (c) 上記テストすべき半導体チツプに時間的に変
   動する動作電圧を印加する手段と、 (d) 上記テストすべき半導体チツプ上にライン状
   にレーザ・ビームを収束、照射させて該ライン
   範囲内の全てのテスト位置を励起させて動的に
   動作しているある瞬間の電圧の関数としての光
   電子を得るためのパルス・レーザ走査手段と、 (e) 上記テストすべき半導体チツプの上記ライン
   からの、上記真空室内の少なくとも一部を横切
   る光電子を検出するように、上記テストすべき
   半導体チツプの表面に対向して取付けられた二
   次元検出器配列体と、 (f) 上記テストすべき半導体チツプの上記ライン
   範囲内のテスト位置から放出された光電子を、
   上記二次元検出器配列体上で一方向に時間の関
   数として指向するための、上記真空室内に配置
   される電子イメージ走査手段と、 (g) 上記テスト位置における光電子の電流に関連
   してテスト結果を決定するための手段とを具備
   する、 集積回路の非接触全ライン動的テスト装置。