JPS5889838A - 集積回路チツプを試験する装置 - 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＃飯的な大きさの幾何学的構造の集積回路の佃＃４
性は、集積回路が試験されるときに用いられる試駆方法
によって、埃在＃′ｉ制限されている。農に、各集積回
路の縁に設けられる外部パ、ドＦｉ回路の電気的接続を
可能にするような顕ｇｔｆ＃Ａ酌な寸法であり、一方数
十万個もの回路中の節目Ｌ１それらが幾何学的Ｉ１１成
であることの理由カーら物理的に受は入れ難いものとさ
れている。従って、試験は、その周辺に節目を有する回
路０人／出力部分の信号を検出することによって行うと
いう方法に制限窟れている。それ故、回路の内部の節目
は直接に試験できなく、現在の方法で得られた試駆結果
の！軸性は制限さ゛れてしまう、現在の、集積回路の製
造技術で電子ビームを用いた実用的な使用法の一つは電
子ビームによって写真石版マスクの島田や輪郭の限定な
どを行なうことである。このようなシステムは公知でお
り、その多くは、Ｅビームの移１により前記マスクの軸
郭ｔ−限定したり、ビデオ又は除極緑管シヌテムによ）
空白部を生じでせたりする技術を含んでいる。

概略的に貰えは、スループットと信頼性の高さとの両者
が望まれている＊雑な内部節目の試ｈｔ−行うための先
行技術として実用的なものは見当らなかった。この発明
は、・複雑な集積回路の内Ｓ節目の試験をする萬速処理
の知能的プローブに関するものである。

前記プローブは試餉建れる節目の数を最小とし、一方試
験結果の細軸性は最大とするように、回路の欠陥を鯉も
指示できるような前記内部節目の数を限定して、知能的
に選択することができる。ｔｉＪ記グログローブ験中に
集積回路のデザイン及び動作を！！解する人工的な知能
を有し、この知能は前記グローブと関連して設けられた
プログラムコンビエータにおいて実施化される。

史に、この発明は、集積回路の周辺パッドを鋤かゼる手
板と、前記コンビエータ−の制御で前記集軸回路に適尚
な回路ノ童イアスクロック信号汲ひ試駆傷号を供給する
手段とｔ有している。

＾１Ｊｉｔ４ノローブは前記コンビ島−夕によって選択
され友前記内部節目に対して電子ビーム會集中して照射
し、この節目から放出される二次電子ｔ−ｔｓ出する電
子ビーム装置を好ましく有している。前記グローブは、
史に、順次、求められた試験結果に基づ〈計算によって
実時間でＩＫ験するための連続する節目を選択する手１
ｌＩＬを有することができる。前記回・路の選択された
内部節目ターの動作との間で定まる電子ビームの動きは
マイクロセコ゛ンド又はミリセコンドの範囲内で決めら
れる。前記コンビエータ−で実行される回路の知能的理
解は回路のデザインと、最も陣害の生じる恐れのある回
路の節目を演算で求めるためのコンピューターで一処理
される回路の模擬的で、統計豹な演算によって得られた
演算結果とから得られる。

この発明の電子ビームによる試験は好ましくは、金−の
内部接着が集積回路上に写真石版技術で行なわれた後で
且つ＆層されるガラス層が配置される前に直ちに実行さ
れることである。

金１＃４によって定まる単一の節目に集中−されたとき
、電子ビームは、−次電子ビームの電子・が働突する金
属節目の電位によりて定まる束を有する二次電子ビーム
ｔ−ｂ生させる。゛好ましい検出器は、二次放出電子束
を検出し、コンビエータ−で試験中の前記節目の電圧を
検知して、記憶させる。

この発明の他の実施−例で、前記コンピューターは、試
験における次のステッｆｆ決めるため前記検出された内
部節目の電圧に対し、再び動作を行う。前記法のステッ
プは、回路の°欠Ｖ＆を指示するために最も該当する次
の節目をコンビ。

異−ターによって選択することができる。＃Ａ、ｌｌＩ
４によって集軸回路の全てが良好であるとの決意は、元
号な数の選択された節目が、特別な許容１差と９１軸ｆ
ｔもって欠陥はないということを試１によって判断され
た後において行なわれる。

この発明の利点の１つは、前記知能グローブは前記内部
節目のいずれに対しても容量的な負ｉｔ−加えｌいし又
、損傷したりすることもない。

四時に、仙記ノロープは、サブマイクロメーターの直性
を有し、細単に設置することができる。

削配ｊＩＯ目は高速で選択され且つ試験されるので、従
来の試験方法に代え高シヌテムスループット１ｒ有する
胸造ラインでの本発明の使用はコスト的に有利であり一
着に信軸性が高いものである・以下図１１を参照して、
この発明の一実施カについて説明する。

第１図に示すように、この発明の知能グローブは電子ビ
ーム発生器１０と、なかんずく偏向コイｋｌＡ＆＋１２
ｂｔ有するビーム位ｆｉｔ　１ｌｌｌｔ御ハードウエア
１２と、二次電子放出検出器１４と、電圧対比ビデオデ
ータハードウェアＪ６とを含んでいる。サテライトコン
ピューター１８は、前記ビーム位飯ノ・−ドウエフ１２
と電圧対比ハードウェア１６と音制御する。セントラル
コンピューター２０は試験中の集＆回路テッグ２２が知
能的理解を実行するよう指示を与える。

前記ビーム・発生器１０からの電子ビーム２４は前記テ
ラｆ２２に向は照射され、二次電子放出２６を発生させ
、この二次電子放出２６は検出器１４で検出される。前
記集積回路テッグ２２−は前記サテライトコンビエータ
−１８によって制御される回路バイアス及び入力信号ノ
・−−ドウエアによって動作させられる番前記−路バイ
アスハードウエア２８はクロック信号と試１１（６号と
酌配集板１回路２２０周辺に沿って配置された複数の胸
辺金属ノ譬、ドめ自適°当などれ゛かに供給されるバイ
アス電圧とを発生する。前記集積回って描き出された後
、直ちに試駆される。前記金輌ラインは前記セントラル
コンビエーター２０が連続したｖｃ紐によって独立した
個々の節目を選択することができるような複数の節目３
２を弔している。公知の技術を用いて、前記雀挑ノ量タ
ーンは前記ビニム位置制御、ハードウェア１２に対して
前記集軸回路２２の幾伺学的輌１０し、録する手段とし
て働く。

前菖し、セントラルコンビ艷−ターが試験されるべき物
別な節目を確認すると、前記ノｆツド３０の過当などれ
かにクロック９１号、バイアス電圧及びｉＩＣし信号を
供給する丸め回路バイアス入力信号ハードウェア２８を
動作させ、前記特別な選択された節目３２上に集中させ
るため前記ビーム位ｆｋ’−ｆｌ！ｉｊ＠バーＶウエー
アをして電子ビーム２４′ｔ−前記節目３２に向かわせ
る。いくつかの電子は前記節目３２から放出され、二次
電子放出２６とされる。前記二次電子放出２６１ｆｉ検
出益１４によって検知される。この検出°器１４Ｆｉ前
記二次電子放出２６で得られる。１１子の束に比例する
出力電圧を発生する。前記電子の束と前記検出器１４に
よって発生された出力電圧は前記選択されたｔＩＪ月３
２の電位に比例する。

従って、前記ハードウェア１６は前記検出器Ｊ４からの
電圧信号、を前記節目３２の実際の電圧に従−った数値
に変換する。前記サテライトコンピューター１８はセン
トラルコンビエーター２０にこの数値データを送出する
。前記セントラルコンビエーター２０は試瓢内容ｔｌｊ
ｌ！するため前記集＆回路２２の動作と性能を決める記
ｔｌｌａ情報を処理する。

通包知られていることであるが、もし、前記節目３２ｔ
−例えは＋５がルトの正電位に上昇さぜると前記検出器
Ｊ４に到達する二次放出電子の数は比例して、減少する
。一方、もし、他の節目３２Ｉが例えば−５がルトにな
−るよう選択されると、前記二次放出電子の来社負電位
の値に比例して増加する。このように、二次−放出電子
の束は選択された節目における負電圧の増加に従って増
加する。

前記セントツルコンビエータ−２０ｉｌｔ第２図２０は
入力ソフトウェア４０の形で回路の明細を記憶する。前
記試験明細は、処理ソフトウェア４２で処理され、記ｔ
ｌ＆ｔ４４に記憶される・＾＋１ｉ＋ｃ記憶装ｆｌＬ４
４からの試験明細は、試験明細送出ソフ、トウエア４６
に−介し、データリンクソフトウェア４８とデータリン
クハードウェア５０とを通じ、拡散して送出される。前
記試験明細はソフトウェアと回路デザインを決めるデー
タ、前記集私回路の各層のマスクの幾何学的形状及び例
えは回路性能のコンビエータ擬似から得られる性能デー
タとを含ませることができる。災に、試ＩＩＡ明細は、
擬似と行なわれた試験結果からの回路性能に基づいて最
も回路の欠ｒｔ指示する節目を含む節目グルーｆｔ−１
１にすることのできる統計的なソフトウェアを含むこと
もできる・ 前記サテライトコンビエータ−１８によって、前記ハー
ドウェア１６から出力された試験結果は、前記データリ
ンク５０１ｆ介し、前記セントラルコンピエータ２０に
送出され、受けとシ及び記憶ソフトウェア５２によって
受けとられそして記憶され、次て記憶装置５４に記憶さ
れる。

前記試験結果は処理ソフトウェア６６によって処理され
る。

第３図に示すように、前記′サテライトコンピューター
１８はデークリ６ンクハードウエア６゜とデータリンク
ツ２トウエアロ２と゛を介して前記セントラルコンビー
ー）−に接続される。前−１セントラルコンビエーター
における前記送出ソフトウェア４６によって伝送される
。・試験明細は試験明＃受は入れソフトウェア６４によ
って前記サテライトコンビエータ丙にｍｌ）入れられ、
油路試験システム実行ソフトウェア６６によって処理さ
れるべき命令ｔ−発住する。その結来、前記実行ソフト
ウ五アロ６ＩＩ′ｉ回路バイアス及び１６号データ出力
ソフトウェア６８、ビーム位置出力ソフトウニ７ｙｏ及
び電圧灼比データ入カッ７トウエア７２によって得られ
た指令を発生する。

前記回路バイアス汲び信号データ出力ソフトウエア６８
は前配画路バイアス及び傷号ノ・−ドウエア２８ｔ−１
，て、適当なりロック信号、バイアス電圧及び記憶装置
４４に記憶された試験明細によって最初から限定されて
いる試験信号を発生せしめる。前記ビーム位置出力ソフ
トウェア７０は前記ビーム位置制御ハードウェア１２ｔ
して、記憶装置４４に記憶された試１ｌＩ８Ａ細に従っ
て選択された節目３２に電子ビーム２４を照射せしめる
。

前記電圧対比データ入力ソフトウェア７２は前記電圧対
比ビデオデータ受は入れノ・−ドウエアＪ６からのデー
タを入力する・次いで、前記データは電圧対比データ変
換ソフトウェア７４によってシステム全体のソフトウェ
アに適用できるフォーマットに変換される。そこで前記
データは試験及び結果データ送出ソフトウェア２６に利
用さ、れる、前記実行ソフトウェア６６は前記送出ソフ
トウェア７６によって得られた試験結果ｒ−夕を前記デ
ータリンクソフトウェア６２に伝送させることができる
。・前記送出ソフトウェア７６によって送出された試験
結果の前記セントラルコンビエーター２０における入力
と記憶は受は入れ及び記憶ノ・−ドウエアー５２によっ
て制御される。試験結果は前記セントラルコンビエータ
ー２０の処理ソフトウェア６６・に伝送される。

この発明の一実施例において、前記サテライトコンビニ
−ターＪＪｌｔｉ入力された現に今得られｆｃ試験結果
に応答して実時間で試験シーケンスを変更することを決
定し得る。前記ビーム位置出力ソフトウェア２０を制御
する前記ビーム位置演算ソフトウェア６９Ｆｉ現に今得
られた試験結果に応答して試験するための新ら・たな節
目に対する続いて行なわれる選択動作ｔ−実行する＋ｍ
６９＆ｔ−含んでい為、前記位置選択手段６９ａは前記
送出ソフトウェア７６から直接試験結果を受けと９、異
なる回路節目をアドレス指定してビーム位ｔｉｔｏｍ算
管変更する仁とかで−この医書は前記実行ソフトウェア
６６の制御のもとて前記受は入れソフトウェア６４から
の試駆明細に従って好ましくは行なわれる。

この発明の他の実施例では、試験によって選択された内
Ｓ節目３２のシーケンスは前記送出ソフトウェア７６に
よって送出された期待されマイクロ秒又はミリセコンド
の単位の短かい時間で実行され、その結果単一の集積回
路２２に対する全試りは重大な遅れは生じないと理解さ
れるべきである。実時間での試験シーケンスの変更は、
試験結果の信頼性を減少することなくして試駆されるべ
き実際の細目の数ｔ−減少するよう設計できると考えら
れている。公知の技術を用いて、実時間試販シーケンス
変更手段６９ａを設けるための１つの方法はもし、ある
節目における検出電圧が許容誤差を越えるとアドレス指
定されるべき変更シーケンスの対象となる節目を特定す
る指令と共に試験されるべき各節目毎に予定された電圧
と許容誤差を前記コンビ具−タフ８内にプログラムする
ことである。、変更試賑シーケンスで試験されるべき各
節目毎に、更に他の変更試駆シーケンスにおける電圧と
許容−１か前記コンピュータ１８にプログラムされる。

多くの電圧値と、許容誤差値と、ｌＲＪ！試験シーケン
スの数が試験される節目の数に対応して前記コンビエー
タ１８にプログラムされ、その結果最初の試１シーケン
スに全て置き代えて前記コンビエータ１８内にロジック
トリーを形層すると考えられる。前記節目のいくつかが
、許容誤差を越えた電圧値を有していることが検出され
ると前記実時間試験シーケンス変更手段６９’ａは前記
ロジックトリーによって定められた亀き代え試験シーケ
ンスのいずれか一つｔ実行する。この技術は、′−／ス
・冬ム分析の通常の知−緑と公知のグラゲラミンク技術
を用いて集積回路試験技術者のル導に基ずき、熟練した
プログラマ−によって実施される・ 第４図に示すように、ビーム位置制御ノ・−とウェア１
２は、前記サテライトコンビエータＪ８からの共通信号
を受けるために゛接続されたコンピューターインターフ
ェイス８０と前記電子ビーム発生器１０を制御するアナ
ログ電子ノ・−ドウエア８２とを含んでいる。前記電子
ビーム発生ＮＩＯは電子発生源８４、電子ビーム２゛２
ｔ−空にする手段８６、ビーム集束コラム８８、伽′向
コイルＪｊａ、ＪＪｂ及び真空システム９２に含まれて
いる水平移動Ｘ−Ｙステージ９０を含んでいる・前記シ
ステム１９Ｊｔ；！前記振払回路を真空状態に維持して
いる。前記アナログ電子ハードウェア８２＃ｉ前記−偏
向コイル１２　ａ　ａ　Ｊ　Ｊ　ｂと前記電子ビームを
空にする手段８６を直接制御する。

前−記７ナロダ電子ハードウェア８２は又前記電子発生
＠８４と前記ビーム集束コラム８８とを順１１に制御す
る電子源及びコラム制御９４を動作させる。前記７ナロ
ダ電子ハードウエア８２はステージ制％９６を介して前
記ＸＹステージ９０を制御し、真空側ｔ４１９Ｂを介し
て前記真空゛システム９２を制御する。

前記ビームを空にする手段８６は電子ビーム２４を周期
的に遮断するよう動作しその結果前記電子ビームは短時
間の突発的な照射が行なわれる。前記ビームを空による
手段８６１ｒｉクロック信号と前記回路バイアス及び入
力信号ノ・−ドウエア２′８によって供給される試駆信
号に同期して一動作させることができ、それによりて前
記節目３２が特別な電圧の値にあるとき、前記選択され
た節目３２からの二次電子放出２６／ｄこれらの時間に
おいてのみ生することになる。このような方法で前記検
出器フ４からの信号＃ｉ匍号／ノイズ比を高めるための
前記受は入れハードウェア１シによって試料の板を−越
えて軸分される。又電子ビーム１キロボルトの単位の低
ビーム加速電圧を使用して前記電子ビーム発生器１０か
ら発生される。電子ビームか短かいノｆルスーで照射さ
れる期間において前記低電圧供給如Ｊ作は前記選択され
た節目３２の上に堆積された電荷の全量を最小の値とす
る・このことは前記選択され九節目３２の夫々が非常に
低い静電容量を有しているという理由から重大な利益で
あると言える。試験が行なわれてる期間に導入された電
荷の量を最小にするということは前記節目が容量的に負
荷が掛からないということでおる。このことは従来の試
験方法が避けて通れな声り良問１ｌｔ−解決したことに
なる・−例として補記ビーム電流は０．１ナノアンペア
であり、前記ビーム／譬ルス期間Ｆｉｌ！イクロセコイ
ドであり、一方選択された節ｒＡＦｉｏ。１ピコフアラ
ツドの静電容量を有する。結果として得られる電圧変化
はＪＶ−ＩＴ／Ｃで表わされるような１ミリがルトであ
る。ここでＪｖは電圧変化であり、■はビーム電流であ
り、Ｔは電子ビーム扼・臂ルスーであり、Ｃは節目か有
する靜１に容量であ−る。好ましくは、電子ビーム発生
器ＪＯは電子発生源８４、前記プランカー８６、偏向及
び集束コイル１２、前記Ｘ−Ｙステージ９０、前記真空
システム９２及び前記各部に対しての制御部９４．９６
．９１１’ｌｆ有し、夫々は商品化され、これら技術分
野の専問家に゛よく知られているケンブリッジ８１５Ｏ
Ｎ走査電子顕微鏡において実施されている。゛前記制御
コンビエーター２０と前記サテライトコンビエータ−は
夫々好ましくはデジタルイクイップメントｂ−／レイシ
曹ンＰＤＰ・１１／３４ξニコンピエーターが用いられ
る。

前記二次放出電子検出器１４はジャーマン２エデラルリ
ノ譬デリツクにおけるシーメンスＡ。

Ｇ、によって開発された検出プローブが用いられる。こ
の検出グローブは、ヒエーエルパッノ１の走査電子順微
鏡検査第１巻１９７９年発行の第２８５頁−第３１８頁
第５図（２９０頁）Ｋ記載されている。前記シーメンス
検出器グローブは又２アゼ力ス着の１走査電子ビーム！
四−フＶＬＳＩテ、グエレクｔロニクス１９８１年７月
１４日発行の第１０５頁−第１１２頁第５図（１ｏ９Ｊ
ｊ）に記載されている。前記位置制御ハードウェアＪ２
によりて前記チ、グ２２上の％定の位置に前記ビーム２
４ｔ−正確に照射することは前記チラノ２２０表面形状
に対し、前記ビーム位置制御ハードウェアＪ２によって
電子ビームに録を行うことで可能とされている。前１＋
、電子ビーム記録は通常知られている技術である。電子
ビーム記録Ｏ好ま、しい方法は前記テ。

ｆ２ｘの表面上の予め定められ九位置に正確に配置され
た図示されてないか非常に小さな整列マークを使用する
ことである。前記マークは基本部材と異なる数の原子番
号を有する例えば金により禍成される・前記ビーム２４
の照射方向は、ビームが前記整列マークに衝央すると正
確に記録される。二次放出電子の束はビーム２４か前記
整列マークＫｌｉ突するときにはいつで４前記整列マー
ク部材の異なる原子番号が原因で変更され、このｉ−り
材に対するビームの記録を信号化して行う電子の束の変
更は前記コンピュータ１８．２０によって記録される。

試験信号と、試販中に前記ラッグ２２１１Ｃ供給される
クロック信号を受けた前記中にする手段８６の同期、動
作は既に知られていた。このような技術は前記テップ２
２における実動作状態が擬似化されているので１ダイナ
ミツク試験”と呼ぶことができる。しかしながら、この
発Ｆ！＃は又、一定電圧が前記パッド３０の全てに供給
され、その結果実動作状態の擬似化が行なわれないよう
な静的試験を行うこと本できる。

この発明は、又どんな知能選択をも行なわずに、前記チ
ラノ２２における任意に選゛ばれた一路節目の非常に多
くの―に対しても試験の丸めに使用されることができる
。例えば、まれな例ではあるが、前記回路テラｆｘｚの
はとんど全ての回路節目に対する試験をも行なうことか
できる・ この発明Ｆｉ特に上述しない他の実施例をも包含する０
例えにル−プが試験中の集積回路の内部節目を照明する
た°め前記電子ビーム発生器ＪＯに代えて使用されるこ
とができる０節目電圧を検出するため、液晶層１００は
集積回路の表面上に一時的に配置され、この液晶層１０
０によってレーザビームの反射の強さがビームによって
アドレス謹定されたその下の節目の電圧を推示する。こ
の発明の好ましい実施例で行なわれる電子ビーム検出の
場合においては、前記液晶Ｎｌ１１０・０から反射され
たレーデビームはこのレーザビームによってアドレス孔
定された真下の節目の近傍から放出された放射線として
検出される。　　　− 上述したこの発明の知能グロー　デシ２テムは低価格で
桑株回路の内ｓｊ１目を試験するための自由競走商業ラ
インにおいて最初の実用的に使−用されると信じられて
いる。前記コンビ晶−タ−″Ｊ　ｓ　＃　Ｊ　ｏ＃ｉ全
自動化を計った龜のである。

前記小さなビームの径と位置決めハードウェアＩｄｔａ
記ビームとプローツｔ−１平方、センナメートルより小
さい領域において−単に直ちに位置決めさせる。前記ｅ
−ムの短かいＩＩ？ルヌ期間は試験中の回路の重い容量
負荷を避け、一方、試験信号と試験中の一路に供給され
るクロック信号とビームの同期は検出された電圧信号の
信号に対するノイズ比を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の知能グローブ試験システムを説明
するためのブロックダイヤグラム、第２図′は、第１図
に示すセントラルコンビ＆−ターの＊＊ｉ素ｔ素読−説
明ブロックダイヤグラム、第３図は第１図に示すサテラ
イトコンビ為−ターの栴成ｌ！素を＆明する′プロ、ク
ダイヤグラム及び第４図は第１図に示すビーム位置制御
ハードウェアをｈｑするブロックダイヤグラムである。 １０・・・電子ビーム発生器、２８・・・回路バイアス
及び入力信号バードウ；ア、１４・・・検出協。 、　　　出願人代理人　−弁理士　鈴　江　武　彦、Ｆ
ｉｇ、　３゜ Ｆｉｇ、　４゜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 徊数の内部節目の内、選択された一つの節目上ビームで
   照らし出す手段と；外部との接続のためＫしけられるＩ
   Ｉｌ数のノ臂ッドの内、選択されたパッドに対して選択
   された信号を同時に供給するための手段と；及び前記節
   目の近傍から放□出きれた放射線ｏｔｔ−検出し、前記
   放射線量から＝ａされた節目の電位ｔ＆する手段とより
   成る集＆回路チ、ゾｔ−試験する装置。