JPH07280890A

JPH07280890A - Ｉｃ試験装置並びにそれに使われるイオンビームテスタ及びこの装置を用いたｉｃの不良部分の特定方法

Info

Publication number: JPH07280890A
Application number: JP6095678A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kurihara; 正行栗原; Akira Goseki; 晃五石; Koji Ueda; 耕司上田
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1994-04-08
Filing date: 1994-04-08
Publication date: 1995-10-27
Also published as: US5592099A; DE19513309A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】操作性の向上と、画質の向上と、ＩＣの不良
部分を特定する方法を提供する。【構成】試験パターン発生器２００にパターンの更新
動作を停止させるべきパターンを複数設定できる停止パ
ターン設定手段を設け、停止パターンが発生する毎に試
験パターン発生器２００のパターン更新動作を停止さ
せ、荷電粒子線装置３００に停止信号を送り画像データ
を取得する。画像データの取得が完了すると、取得完了
信号発生手段３０８が取得完了信号を発信して、試験パ
ターン発生器２００は再びパターン更新動作を再開す
る。この結果、異なる試験パターンを被試験素子に交互
に与えることができ、その画像データを加減算すること
により画質の向上をはかる。またＩＣの不良部分を特定
する方法として、良品と不良品間で論理に相違があった
場合には必ず電位コントラスト像に差が表れるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は被試験ＩＣに荷電粒子
線を照射し、その照射点から発生する２次電子の量を計
測してＩＣ内の電位分布を電位コントラスト像として表
示し、欠陥部分を特定すること等に用いるＩＣ試験装置
並びにそれに使われるイオンビームテスタ及び被測定Ｉ
Ｃの不良部分の特定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より被試験ＩＣのチップに荷電粒子
線を掃引照射（走査しながら照射すること）し、各照射
点から発生する２次電子の量を各照射点ごとに計測し、
この計測量を電気信号として取り込むことによりＩＣ内
の電位分布を電位コントラスト像として表示し、不良箇
所の解析等に利用するＩＣ試験装置が実用されている。

【０００３】これらの技術に関し、本出願人は、先に特
願平５−１９０４３１で「ＩＣ試験装置及びそれに使わ
れる電子ビームテスタ」を、又特願平５−２５７６２４
で「ＩＣの不良部分特定方法」を開示した。その後、こ
の開示技術を追求する過程で電子ビームテスタのみなら
ず、イオンビームテスタを含む全ての荷電粒子線装置に
適用でき、有効な発明であることを確認した。以下詳細
に述べる。

【０００４】図１３に従来のこの種のＩＣ試験装置の概
略の構成を示す。図中１００はＩＣ試験装置の全体を指
す。ＩＣ試験装置１００は大きく分けて試験パターン発
生器２００と、荷電粒子線装置３００とによって構成さ
れる。ここで、荷電粒子線装置３００とはイオンビーム
テスタ及び電子ビームテスタをいうが、本明細書ではイ
オンビームテスタを荷電粒子線装置と呼称する。また、
イオンビームを荷電粒子線と呼称する。試験パターン発
生器２００は荷電粒子線装置３００に装着した被試験素
子ＤＵＴに試験パターン信号を与える。従来の試験パタ
ーン発生器２００は試験パターンの発生を開始させるス
タートスイッチ２０１と、任意の時点で試験パターンの
発生を停止させることに用いるストップスイッチ２０２
と、特定した試験パターンが発生したとき、試験パター
ンの更新を停止させるための停止パターン設定手段２０
３と、停止パターン設定手段２０３に設定した試験パタ
ーンが発生したことを検出して試験パターンの更新を停
止させるパターン保持手段２０４と、試験パターンの更
新が停止したことを表す信号を発信する停止信号発生手
段２０５とを具備し、試験パターン信号の発生開始制御
と、停止制御及び特定の試験パターンにおいて試験パタ
ーンの更新動作を停止させる制御とを行うことができる
ように構成されている。

【０００５】一方、荷電粒子線装置３００は被試験素子
ＤＵＴに荷電粒子線を照射する鏡筒部３０１と、この鏡
筒部３０１の下部に設けられ、被試験素子ＤＵＴを真空
中に配置するチャンバ３０２と、このチャンバ３０２の
内部に設けられ、被試験素子ＤＵＴの位置をＸ−Ｙ方向
に移動させるステージ３０３と、被試験素子ＤＵＴから
発生する２次電子の量を計測するためのセンサ３０４
と、センサ３０４によって検出した電気信号を画像デー
タとして取り込む画像データ取得装置３０５と、画像デ
ータ取得装置３０５で処理した画像データを電位コント
ラスト像として表示するモニタ３０６と、荷電粒子線の
出射及びその出射量（電流値）、加速電圧、走査速度、
走査面積等を制御する鏡筒制御器３０７とによって構成
される。

【０００６】パターン保持手段２０４は試験パターン発
生器２００が停止パターン設定手段２０３に設定された
試験パターンを発生したことを検出すると、試験パター
ンの更新動作を一時停止し、停止パターン設定手段２０
３に設定した試験パターンを出し続ける。これと共に画
像データ取得装置３０５及び鏡筒制御器３０７に停止信
号発生手段２０５から試験パターンの更新動作が停止し
たことを表す停止信号が与えられる。鏡筒制御器３０７
は停止信号の供給を受けて荷電粒子線を発射させる制御
を行う。これと共に画像データ取得装置３０５は画像デ
ータの取込みを開始する。

【０００７】ＩＣの不良部分を特定する方法は、予めＩ
Ｃテスタで試験した不良品の不良を発生する試験パター
ンを確認し、その不良を起こす試験パターンを停止パタ
ーン設定手段２０３に設定することで行う。試験パター
ン発生器２００が停止パターン設定手段２０３に設定さ
れた、不良を起こす試験パターンを発生したことを検出
すると、試験パターンの更新動作を一時停止し、停止パ
ターン設定手段２０３に設定した試験パターンを出し続
ける。鏡筒制御器３０７は停止信号の供給を受けて荷電
粒子線を発射させる制御を行う。これと共に画像データ
取得装置３０５は画像データの取込みを開始する。以上
の画像データの取込みを良品と不良品について行い、画
像データ取得装置３０５で比較演算し、両者の相違部分
を不良部分と特定する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のこの種のＩＣ試
験装置では、試験パターンの停止時間を画像データの取
込みに要する時間より余裕を持たせて多少長い時間に設
定する。このために画像データの取込条件を変更しよう
とすると、試験パターンの停止時間も変更しなければな
らなくなり、操作性が悪い欠点がある。

【０００９】つまり、画像データの取込みには荷電粒子
線の加速電圧、走査速度、走査面積、走査回数等を設定
しなければならないが、これらの設定を変更すると画像
データの取込みに要する時間が変化することになる。こ
のような理由から画像データの取込条件を変更すると、
これに見合うように試験パターンの停止時間も変更しな
ければならない。この結果、試験パターン発生器２００
と荷電粒子線装置３００の双方を操作しなければならな
いから操作が面倒である。

【００１０】一方、画像データの取込条件は試験の目的
に応じて各種変更する必要がある。特に被試験素子ＤＵ
Ｔが表面に既に保護層として絶縁膜が被せられているＩ
Ｃチップでは、この絶縁膜の下に埋もれている配線導体
の電位を観測することになる。しかしながら、表面に絶
縁膜が被着されたＩＣチップの配線導体の電位分布を電
位コントラスト像として取り出すことはむずかしい点が
ある。つまり、絶縁膜の表面に荷電粒子線を照射する
と、照射時間に比例して絶縁膜上の電荷の蓄積により電
位の分布が次第に消滅し、本来求める電位コントラスト
像を得ることができなくなる不都合がある。図１４にそ
の様子を示す。図１４Ａは絶縁膜の下に存在する導体Ｌ
₁ 、Ｌ₂ 、Ｌ₃ 、Ｌ₄ にそれぞれＬ論理、Ｈ論理、Ｌ論
理、Ｈ論理の電位を与えた場合の電位コントラスト像を
示す。図示するようにＬ論理の電位（０Ｖに近い電圧又
は負電位）を与えることにより電位コントラスト像は白
色（２次電子のセンサ３０４への到達量大）として表示
される。Ｈ論理の電位（０Ｖより正側の電圧）を与えた
場合は黒色（２次電子のセンサ３０４への到達量が少な
い）に表示される。ここで絶縁基板ＰＢはＬ論理とＨ論
理の中間の電位となり、灰色で表示される。

【００１１】図１４Ｂは荷電粒子線を照射及び走査させ
た直後（0.１〜0.３秒経過時点）の状態を示す。荷電粒
子線を照射し始めると、数秒後には図１４Ｃに示すよう
に電位コントラストは急速に低減し、電位コントラスト
は消滅する。従って画像データの取込みは図１４Ａに示
す状態でのみ有効であり、電位コントラストが存在する
時間が短いため画像データを画像メモリに取り込むにし
ても、ただ１回の画像データの取込みだけでは鮮明な画
像を得ることはむずかしい。

【００１２】この電位コントラストの低下現象が存在す
るため、画像データの取込条件（荷電粒子線の走査面
積、荷電粒子線の電流値等）を変更する頻度は高い。従
って画像データの取込条件を変更する都度、試験パター
ンを停止させる時間の設定も変更しなければならないか
ら、この点で操作性が悪い不都合がある。この発明の目
的は、この種のＩＣ試験装置の操作性を向上し、電位コ
ントラストの低下現象が存在しても鮮明な電位コントラ
スト像を得ることができ、また、ＩＣの不良部分を特定
する方法を提供しようとするものである。

【００１３】この発明の他の目的は、所望の試験パター
ンを印加した状態にあるＩＣチップ内の配線導体の電位
分布を表す電位コントラスト像の画質を向上させること
にある。この目的について簡単に補足説明する。電位コ
ントラスト像は被試験ＤＵＴに所望の試験パターンを印
加した状態で被試験ＤＵＴの一部の領域に荷電粒子線を
掃引照射し、２次電子の発生量を画像データとして取り
込むことにより得るものであるが、被試験素子の表面に
絶縁膜が被せられているＩＣチップでは先に説明したよ
うに荷電粒子線の照射量に比例して絶縁膜上に形成され
る電位分布が消滅する現象がある。このため画像データ
の取り込みは荷電粒子線照射の最初の１回の面掃査時だ
けに限られてしまう。この１回の荷電粒子線の掃引照射
時だけで画像データを取り込み、この画像データを繰り
返し読みだしてモニタ３０６の電位コントラスト像を表
示しても画像のデータ量が少ないため細部にわたる部分
が不鮮明になる欠点がある。

【００１４】この欠点を解消する一つの方法として、試
験パターンを順次更新させて特定の試験パターンｎに到
達するまでの間、継続して荷電粒子線の掃引照射を続け
る方法が考えられる。この方法を採ることにより試験パ
ターンが高速で変化している間、荷電粒子線を掃引照射
するから、ＩＣチップの上面を覆う絶縁膜の電位は、配
線導体の電位変化の平均値、つまりＨ論理とＬ論理の中
間値となり、目的とする試験パターンｎでパターンの更
新動作が停止すると、その試験パターンによって決まる
電位分布が電位コントラスト像として取り込むことがで
きる。画像データの取り込み後再び試験パターンの更新
動作を再開し、その状態でも荷電粒子線の掃引照射を続
けると絶縁膜の電位は再びＨ論理とＬ論理の中間値とな
る。

【００１５】従ってこれを繰り返すことにより所望の試
験パターンを印加した状態の電位コントラスト像を繰り
返し得ることができ、画像データ量を大きくすることが
でき平均値処理等を施すことにより電位コントラスト像
の画質を向上させることができる利点が得られる。しか
しながら、この方法にも次のような欠点がある。つまり
所望の試験パターンでパターンの更新動作を停止すると
き、その直前の電位によって電位コントラスト像として
表れる配線導体と、電位コントラスト像として表れない
配線導体とが混在し、不良解析には不向きな電位コント
ラスト像となる。電位コントラスト像として表れる導体
と表れない導体とが混在する理由はこの出願の動作説明
により理解されよう。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明では操作性を向
上することと、電位コントラスト像の画質を向上するこ
とができる装置と、特に有効な被測定ＩＣの不良部分の
特定方法を提案するものである。つまり被試験素子に荷
電粒子線を掃引照射し、各照射点から発生する２次電子
の量を計測して被試験素子内の電位分布を画像として再
現する荷電粒子線装置と、被試験素子に試験パターンを
与える試験パターン発生器とを具備して構成されたＩＣ
試験装置において、試験パターン発生器に停止すべき試
験パターンを設定する停止パターン設定手段と、この停
止パターン設定手段で設定した試験パターンを発生した
状態で試験パターンの更新動作を一時停止させるパター
ン保持手段と、試験パターンの更新動作が停止したこと
を表すパターン停止信号を出力する停止信号発生手段
と、荷電粒子線装置から画像データの取得完了を表す取
得完了信号の供給を受けてパターン保持手段の保持状態
を解除する解除手段とを設けると共に、荷電粒子線装置
には停止信号発生手段が発生するパターン停止信号を受
けて画像データの取込みを開始する画像データ取得手段
と、この画像データ取得手段が所要の画像データを取得
したことを表す取得完了信号を発生する取得完了信号発
生手段とを設けた構造としたものである。

【００１７】この構成によれば、画像データ取込手段が
所要の画像データを取得すると、取得完了信号発生手段
が画像データの取得完了を表す取得完了信号を発生す
る。この取得完了信号によりパターン発生器は試験パタ
ーンの更新動作を開始する。従って、この構成によれば
試験パターン発生器に試験パターン停止時間を設定する
必要がなく、画像データの取得と、試験パターンの自動
スタート、ストップとが繰り返され、人手を全く必要と
することがない。

【００１８】また試験パターンの発生を繰り返し発生モ
ードに設定することにより同一の試験パターンを印加し
た状態の画像データを繰り返し取得することができる。
この発明では電位コントラストの低下現象を補って画質
の向上を達することも目的にしている。このためこの発
明では試験パターン発生器に設けた停止パターン設定手
段に少なくとも２つの試験パターンを設定できるように
構成し、第１試験パターンと第２試験パターンが発生す
る毎に試験パターンの更新動作を停止させる。これと共
に第１試験パターン発生時及び第２試験パターン発生時
共に荷電粒子線の照射と画像データの取得を実行し、更
に異なる試験パターンを印加した状態の画像データの差
を求める。

【００１９】このように第１試験パターン発生時及び第
２試験パターン発生時共に荷電粒子線掃引照射と、画像
データの取得動作を実行し、第１試験パターン印加時に
得られる画像データと第２試験パターン印加時に得られ
る画像データの差を求めることにより、電位が変化した
部分だけを電位コントラスト像として表示することがで
きる。この場合、２つの画像データの差を求めるから、
第１試験パターンと第２試験パターンの印加時に電位が
逆転した部分の電位コントラストが強調されて得られ、
像の画質が向上し、鮮明な画像を得ることができる。

【００２０】ＩＣの不良部分を特定する特別な方法とし
ては、第１試験パターンｒ時に被試験素子の電源をオフ
（断）にする。これにより、ｒパターンでの配線導体の
論理を強制的にＬ論理に固定して画像を取り込み、第２
試験パターンｎでは電源をオン（接）にして画像を取り
込む。このようにして、良品と不良品間に論理に相違が
あった場合には、必ず電位コントラスト像に差像が表れ
るようにする。つまり、良品と不良品の電位コントラス
ト像の差像によって、ＩＣの不良部分を特定することが
できる。

【００２１】

【実施例】図１にこの発明に使用するＩＣ試験装置のブ
ロック図を示す。図１３と対応する部分には同一符号を
付して示す。このＩＣ試験装置１００の特徴とする構造
は荷電粒子線装置３００に画像データの取得完了を表す
取得完了信号を発信する取得完了信号発生手段３０８を
設けた点と、画像データ取得手段を３０５Ａと３０５Ｂ
の複数設けた点と、これら画像データ取得手段３０５Ａ
と３０５Ｂに取得した画像データの差を求める演算手段
３０９を設けた点である。

【００２２】この実施例では、取得完了信号発生手段３
０８は画像データ取得手段３０５Ａ及び３０５Ｂにおい
て画像データの取得が完了したことを検出し、この検出
時点で取得完了信号を発信する。この取得完了信号は試
験パターン発生器２００側に設けたパターン保持手段２
０４に入力する。パターン保持手段２０４は取得完了信
号が入力されることにより試験パターン発生器２００に
試験パターンの停止を解除するコマンドを与える。試験
パターン発生器２００は停止状態から解放された試験パ
ターンの更新動作を開始する。

【００２３】つまり、この装置によれば停止パターン設
定手段２０３に例えば停止パターンｒとｎを設定したと
すると、この停止パターンｒとｎが発生する毎にパター
ン保持手段２０４が働いて試験パターン発生器２００の
試験パターンの更新動作を停止させ、試験パターンｒ又
はｎを出力した状態を維持する。図２にその様子を示
す。図２Ａはスタート信号、図２Ｂは試験パターン信号
を示す。試験パターン信号のパターンがｒ又はｎ（一般
にパターン発生順序を表わすアドレスを指す）に達する
と、パターン保持手段２０４が試験パターン発生器２０
０のパターンの更新動作を一時停止させ、パターンｒ又
はｎを出力した状態を維持する。これと共に停止信号発
生手段２０５から停止信号が出力され、この停止信号が
画像データ取込装置３０５に入力され画像データの取込
を開始させる。図２Ｆは画像データの取得動作期間を示
す。

【００２４】画像データの取り込み完了は例えば荷電粒
子線の掃引照射が１画面分に達したことを表す垂直帰線
信号を検出することにより知ることができる。垂直帰線
信号を１個ないし任意の個数検出したとき取得完了信号
を発信させることにより、荷電粒子線が１画面分から数
画面分の任意の画面分走査したとき取得完了信号を発信
させることができる。図２Ｇに取得完了信号を示す。

【００２５】取得完了信号がパターン保持手段２０４に
与えられることにより試験パターン信号発生器２００は
停止状態から開放され、図２Ｂに示すように、試験パタ
ーンをｒ＋１、ｒ＋２、…又はｎ＋１、ｎ＋２…のよう
に更新し最終パターンＬａｓｔまで出力する。試験パタ
ーンの発生を１回に設定した場合は最終パターンＬａｓ
ｔを発生した状態で停止する。

【００２６】試験パターンの発生を連続して、また画像
データ取得後の再スタートを先頭のパターンに戻すよう
に設定した場合は、図３に示すように試験パターンｒを
発生すると自動的に停止し、画像データの取得が完了す
ると先頭のパターンに戻って再スタートし、次回は試験
パターンｎで停止し、画像データの取得後は再び先頭の
試験パターンに戻り、パターンの発生を繰返す。このよ
うに設定することにより特定した試験パターンｒとｎを
印加した状態の画像データを自動的に複数回取得するこ
とができる。終了はストップスイッチ２０２を操作する
ことにより試験パターンの発生を停止させることができ
る。

【００２７】このように、この装置によれば電位コント
ラスト像を観測したり試験パターンｎと基準となるパタ
ーンｒとを停止パターン設定手段２０３に設定すれば、
試験パターン発生器２００の起動と停止動作が荷電粒子
線装置３００側の画像データの取得動作に連動するか
ら、画像データの取得条件を変更しても試験パターン発
生器２００及び荷電粒子線装置３００側の設定を変更す
る必要がない。よって操作が簡素化され操作性を向上す
ることができる。

【００２８】この出願の発明は、操作性を向上したこの
ＩＣ試験装置を利用して、良品と不良品の電位コントラ
ストを比較し、ＩＣの不良部分を特定できる方法を得る
ことである。図１に示すように複数の画像データ取得手
段３０５Ａと３０５Ｂに異なる試験パターンを印加した
状態の画像データを取込む。つまり画像データ取得手段
３０５Ａに試験パターンｒを被試験素子ＤＵＴに与えた
状態の画像データを取込む。また画像データ取得手段３
０５Ｂに試験パターンｎを被試験素子ＤＵＴに与えた状
態の画像データを取込む。

【００２９】画像データ取得手段３０５Ａに取込んだ画
像データは極性反転して演算手段３０９に与えると共
に、画像データ取得手段３０５Ｂに取込んだ画像データ
をそのまま演算手段３０９に与える。演算手段３０９で
は画像データ取得手段３０５Ａと３０５Ｂから与えられ
た画像データを加算し、その加算結果をモニタ３０６に
表示する。演算手段３０９の演算結果をモニタ３０６に
表示することにより電位コントラスト像は鮮明な画像と
なる。

【００３０】その理由を以下に説明する。図６に試験パ
ターンｒを印加した場合に被試験素子ＤＵＴ内の配線導
体Ｌ₁,Ｌ₂,Ｌ₃,Ｌ₄ に与えられる電位を示す。つまり図
６の例では導体Ｌ₁ にＬ論理、導体Ｌ₂ にＨ論理、導体
Ｌ₃ にＬ論理、導体Ｌ₄ にＨ論理を与えた場合を示す。
一方図７は試験パターンｎを印加した場合に被試験素子
ＤＵＴ内の配線導体Ｌ₁ 〜Ｌ₄ に与えられる電位を示
す。図７の例では導体Ｌ₁ にＬ論理、導体Ｌ₂ にＬ論
理、導体Ｌ₃ にＨ論理、導体Ｌ₄ にＨ論理を与えた場合
を示す。

【００３１】図８と図９にこれらの電位コントラスト像
を示す。図８は試験パターンｒを印加したときの電位コ
ントラスト像、図９は試験パターンｎを印加したときの
電位コントラスト像を示す。図８に示す電位コントラス
ト像において、導体Ｌ₁ とＬ₄ の電位コントラストは消
失され、導体Ｌ₂ とＬ₃ の電位コントラストだけが残さ
れる。また図９に示す電位コントラスト像において、導
体Ｌ₁ とＬ₄ の電位コントラストは消失し、導体Ｌ₂ と
Ｌ₃ の電位コントラストだけが残される。その理由は導
体Ｌ₁ とＬ₄ に与えられる電位は試験パターンｒの印加
時も、試験パターンｎの印加時も同一の電位であるから
である。

【００３２】図１２に電位コントラストが消失する様子
を示す。図１２Ａは試験パターンｒとｎを印加している
期間と、荷電粒子線の照射期間を示す。図１２Ｂは導体
Ｌ₁の表面に存在する絶縁膜に発生する電位コントラス
ト、図１２Ｃは導体Ｌ₂ の表面に存在する絶縁膜に発生
する電位コントラスト、図１２Ｄは導体Ｌ₃ の表面に存
在する絶縁膜に発生する電位コントラスト、図１２Ｅは
導体Ｌ₄ の表面に発生する電位コントラストを示す。

【００３３】図１２Ｂと図１２Ｅに示すように、試験パ
ターンｒを印加した１回目には電位コントラストは発生
するが、その後試験パターンｎを印加した時点では同一
方向の電位が与えられるため、電位コントラストの発生
はなく、荷電粒子線の照射により電位コントラストは消
失する方向に変化し、平衡電位Ｖ_S に収束する。その後
試験パターンｒとｎが交互に印加されても導体Ｌ₁ とＬ
₄ の表面に存在する絶縁膜には電位コントラストは発生
しない。

【００３４】これに対し、導体Ｌ₂ とＬ₃ の表面に存在
する絶縁膜には試験パターンｒとｎが印加される毎に逆
極性の電位が与えられるから、試験パターンｒとｎが印
加される毎に逆向の電位コントラストが発生する。以上
の説明により導体Ｌ₁ とＬ₄ の電位コントラストが消失
する理由が理解できる。このようにして残された電位コ
ントラストの何れか一方、この例では画像データ取得手
段３０５Ａに取得した画像データ（電位コントラストと
同じ意）を極性反転して演算手段３０９に与え、演算手
段３０９で画像データ取得手段３０５Ｂに取得した画像
データと加算する。

【００３５】図１０は画像データ取得手段３０５Ａに取
得した画像データ（電位コントラスト）を極性反転した
画像データを示す。この図１０に示した画像データと図
９に示した画像データとを加算することにより、図１１
に示す画像データが得られる。図１１に示した画像デー
タは導体Ｌ₂ とＬ₃ の電位コントラストに関して加え合
わされて強調されている。この結果画像の質が向上し、
解像度のよい電位コントラスト像を得ることができる。

【００３６】次に、上述の荷電粒子線装置３００を用い
て被測定ＩＣの不良部分を特定する方法の発明について
説明する。始めに、良品のＩＣと不良品のＩＣとの論理
信号と電位コントラスト像との対応表を表１に示す。論
理信号のパターンはＨ論理とＬ論理の組み合わせであ
り、第１試験パターンｒ時と第２試験パターンｎ時とに
同一の電位が与えられると灰色の電位コントラスト像が
得られ、第１試験パターンｒ時でＬ論理、第２試験パタ
ーンｎ時でＨ論理が与えられると黒色の電位コントラス
ト像が得られ、第１試験パターンｒ時でＨ論理、第２試
験パターンｎ時でＬ論理が与えられると白色の電位コン
トラスト像が得られる。

【００３７】このことを利用して、良品と不良品の論理
信号の電位コントラスト像を比較してＩＣの不良部分の
特定が可能となる。表１は良品と不良品に起こり得る論
理パターンの組み合わせして、良品と不良品の電位コン
トラスト像の差の有無、故障検出上の問題の有無を示し
たものである。表１の項目３、項目８、項目９、項目１
４は、良品と不良品の論理信号が同じであるため像が同
じになる。故障検出上の問題は項目２と項目１５であ
る。つまり、良品と不良品で各試験パターンの論理レベ
ルが違っているにもかかわらず差として表れない。本発
明は、この故障検出上の問題を解消する方法である。

【００３８】

【表１】

【００３９】図５にこの発明の動作を説明するための波
形図を示す。この特徴は、第１試験パターンｒ時に被試
験素子の電源をオフ（断）にし、その状態で荷電粒子線
を照射走査し画像データ取得を実行する。第１試験パタ
ーンｒ時は電源オフの状態のため常にＬ論理となる。第
１試験パターンｒを終了して次に第２試験パターンｎ時
には電源をオン（接）にして、荷電粒子線を照射走査し
画像データ取得を実行する。この電源のオフ、オンを繰
り返して測定を行う方法の一例を図４に示す。この発明
での方法で、良品と不良品の電位コントラスト像の差の
有無、故障検出上の問題の有無を表２に示す。表２に示
すように故障検出上の問題がなくなり、良品と不良品の
像の差異が確実に得られ、電位コントラストを比較する
ことで、ＩＣの不良部分を確実に特定することができ
る。

【００４０】

【表２】

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば異
なる試験パターン例えばｒとｎを交互に印加し、これに
よって発生する電位コントラストの差を表示する構成と
したから、試験パターンｒ又はｎの何れか一方を印加し
ている状態の電位コントラスト像より画像の質を向上す
ることができる。この結果、ＩＣのチップ内の配線導体
の電位分布をより高い精度で解析することができるから
不良箇所を短時間に特定することができる利点が得られ
る。。

【００４２】また試験パターンｎをそのままに、試験パ
ターンｒを順次他の試験パターンを選択すれば試験パタ
ーンｒとｎの組み合わせでは見られない他の導体の電位
コントラスト像を見ることができる。更にまた同一の試
験パターン例えばｎを繰り返し印加し、その印加毎に被
試験素子ＤＵＴに与える例えば電源電圧を変化させるこ
とにより、異常動作を試験パターン停止毎に交互に起こ
させることにより、異常動作する部分だけに電位コント
ラストを発生させることができる。従ってこの場合は不
良箇所を直接特定せることができる利点が得られる。

【００４３】また第１試験パターンｒ時の荷電粒子線照
射走査、画像データ取得を行うときに、被試験素子の電
源をオフにすることにより第１試験ｒパターンでの配線
導体の論理をＬ論理に固定し第２試験パターンｎでは電
源をオンにして画像を取り込むことができる。この画像
の良品の場合と不良品の場合の比較により、両者に相違
が有る場合には必ず電位コントラスト像に差像が表れる
ため、ＩＣの不良部分を特定することができる利点が得
られ、被測定ＩＣの故障の解析に大きな効果を発揮でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図。

【図２】図１に示した実施例の動作を説明するための波
形図。

【図３】図１に示した実施例の動作を説明するための波
形図。

【図４】この方法発明の動作を説明するための波形図。

【図５】この方法発明の動作を説明するための波形図。

【図６】図１の試験パターンｒを印加した場合の被試験
素子内の配線に与えられる電位を説明するための平面
図。

【図７】図１の試験パターンｎを印加した場合の被試験
素子内の配線に与えられる電位を説明するための平面
図。

【図８】図１の試験パターンｒとｎを交互に印加した後
に試験パターンｒを印加した状態で得られる電位コント
ラスト像を示す正面図。

【図９】図１の試験パターンｒとｎを交互に与えた後に
試験パターンｎを印加した状態で得られる電位コントラ
スト像を示す正面図。

【図１０】図８に示した電位コントラストの極性を反転
した電位コントラストを示す正面図。

【図１１】図１の演算手段により演算した結果を電位コ
ントラストとして表示した正面図。

【図１２】図１の試験パターンｒとｎを交互に印加した
場合に、同一極性の電位が与えられる部分の電位コント
ラストが消失する理由を説明する波形図。

【図１３】従来の技術を説明するためのブロック図。

【図１４】従来の技術の欠点を説明するための電位コン
トラスト像の一例を示す正面図。

【符号の説明】

１００ＩＣ試験装置２００試験パターン発生器２０１スタートスイッチ２０２ストップスイッチ２０３停止パターン設定手段２０４パターン保持手段２０５停止信号発生手段３００荷電粒子線装置３０１鏡筒部３０２チャンバ３０３ステージ３０４センサ３０５、３０５Ａ、３０５Ｂ画像データ取得装置３０６モニタ３０７鏡筒制御部３０８取得完了信号発生手段３０９演算手段３２０荷電粒子線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被試験素子の表面にイオンビームを掃引
照射し、各照射点から発生する２次電子の量を計測して
上記被試験素子表面の電位分布を画像として表示するイ
オンビームテスタ（３００）と、上記被試験素子に試験
パターン信号を順次更新して与える試験パターン発生器
（２００）とを具備して構成されるＩＣ試験装置（１０
０）において、上記試験パターン発生器（２００）側に、上記試験パタ
ーン発生器（２００）のパターン更新動作をそこで一時
停止すべき試験パターンを少なくとも２つ設定する停止
パターン設定手段（２０３）と、上記試験パターン発生
器（２００）が上記停止パターン設定手段（２０３）に
設定した各試験パターンを発生する毎にその状態でその
試験パターンの更新動作を一時停止させるパターン保持
手段（２０４）と、上記試験パターンの更新動作が停止
する毎にそれを表すパターン停止信号を出力する停止信
号発生手段（２０５）とを設け、上記イオンビームテスタ（３００）に、上記停止信号発
生手段（２０５）が上記２つの停止パターンでそれぞれ
供給した上記パターン停止信号に応答して画像データを
それぞれ取り込む少なくとも２つの画像データ取得手段
（３０５Ａ、３０５Ｂ）と、上記２つの画像データ取得
手段に取得した画像データの差を求める演算手段（３０
９）と、上記演算手段（３０９）で演算した差の画像デ
ータを表示するモニタ（３０６）と、を設けたことを特
徴とするＩＣ試験装置。
【請求項２】請求項１項記載のＩＣ試験装置（１０
０）において、上記イオンビームテスタ（３００）は各
上記画像データ取得手段（３０５Ａ、３０５Ｂ）が画像
データの取得を完了したらそれを表す上記取得完了信号
を発生する取得完了発生手段（３０８）を含み、上記パ
ターン保持手段（２０４）は上記イオンビームテスタ
（３００）から画像データの取得完了を表す取得完了信
号の供給を受けると上記試験パターン発生器（２００）
のパターン更新を再開させるように構成されているＩＣ
試験装置。
【請求項３】被試験素子に試験パターンを印加する試
験パターン発生器（２００）と共にＩＣ試験装置（１０
０）を構成し、上記被試験素子の表面にイオンビームを
掃引照射し、各照射点から発生する２次電子の量を計測
して上記被試験素子表面の電位分布を画像として表示す
るイオンビームテスタ（３００）において、上記試験パターン発生器（２００）が少なくとも２つの
停止パターンでそれぞれ供給したパターン停止信号に応
答してそれぞれ取得した画像データを取り込む少なくと
も２つの画像データ取得手段（３０５Ａ、３０５Ｂ）
と、上記２つの画像データ取得手段（３０５Ａ、３０５
Ｂ）に取得した画像データの差を求める演算手段（３０
９）と、上記演算手段（３０９）で演算した差の画像デ
ータを表示するモニタ（３０６）と、を設けたことを特
徴とするイオンビームテスタ。
【請求項４】請求項３項記載のイオンビームテスタ
（３００）において、上記画像データ取得手段（３０５
Ａ、３０５Ｂ）が所要の画像データの取得を完了する毎
にそれを表す取得完了信号を発生し、上記試験パターン
発生器（２００）に供給するための取得完了信号発生手
段（３０８）を設けたことを特徴とするイオンビームテ
スタ。
【請求項５】被試験素子に試験パターンを印加する試
験パターン発生器（２００）と共にＩＣ試験装置（１０
０）を構成し、上記被試験素子の表面にイオンビームを
掃引照射し、各照射点から発生する２次電子の量を計測
して上記被試験素子表面の電位分布を画像として表示す
るイオンビームテスタ（３００）で、少なくとも２つの
停止パターンにより第１試験パターンｒ及び第２試験パ
ターンｎにおける画像データを取り込む測定方法におい
て、少なくとも上記第１試験パターンｒ時に上記被試験素子
の電源をオフにし、イオンビームを照射して第１画像を
取り込み、少なくとも上記第２試験パターンｎには上記被試験素子
の電源をオンにしてイオンビームを照射して第２画像を
取り込み、上記第１画像と上記第２画像の差の画像を求め、上記被試験素子の上記差の画像が、良品ＩＣの上記差の
画像と異なる位置を被測定ＩＣの不良部分と特定する、
ＩＣの不良部分の特定方法。