JPS60117637A - 集積回路テスタ - Google Patents

集積回路テスタ

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JPS60117637A
JPS60117637A JP58224081A JP22408183A JPS60117637A JP S60117637 A JPS60117637 A JP S60117637A JP 58224081 A JP58224081 A JP 58224081A JP 22408183 A JP22408183 A JP 22408183A JP S60117637 A JPS60117637 A JP S60117637A
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JP
Japan
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integrated circuit
electron beam
electron
interference image
sample
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Pending
Application number
JP58224081A
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English (en)
Inventor
Kunio Yasue
邦夫 保江
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS60117637A publication Critical patent/JPS60117637A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P74/00—Testing or measuring during manufacture or treatment of wafers, substrates or devices

Landscapes

  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

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】 [発明の技術分野] 本発明は、電子線干渉現像におけるスカラーA har
onov −B ohm効果を利用した電子線ホログラ
フィ−による集積回路テスタに関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 従来、集積回路の動作テスタとしては金電極を実際に集
積回路の所定の部位に接触することによりその電位を測
定するメカニカルプローブが知られているが、このテス
タは電極の大きさ等のメカニカルな櫟構による測定限界
が大きくかつブO−ブ容量が大きいため、分解能が低い
という欠点があった。このようなメカニカルプローブの
持つ欠点を克服するために、近年電子ビームを利用した
電子ビームテスタが考案されている。これは、動作時に
おける集積回路の任意の部所に電子ビームを照射し、上
記部所から放出される2次電子の運動がその部所の電位
により変化することを利用したもので、高分解能の非メ
カニカルな集積回路動作テスタと言える。この電子ビー
ムテスタにおいては非接触測定法を用いているのでプロ
ーブ容団が小さく、集積回路の低容量域でも測定が可能
となる。
しかしながら、この種の電子ビームテスタにあっても、
分解能を上げるために電子ビームの加速電圧を上げると
測定試料である集積回路の部位を放射線損傷により欠く
おそれがあり、また電子ビーム照射部位に打ち込まれる
1次電子により測定部位がチャージアップされることに
より動作状態に変化を与えてしまうという欠点が存在す
る。電子ビームテスタのこのような短所は、今後の集積
回路製作プロセス技術の進展により実現されるサブミク
ロンデバイスからなる餡高密度集積回路に対してより大
きな難点となる。即ち、サブミクロン級のデバイスや配
線に1次電子ビームを照射した場合、放射線損傷やチャ
ージアップが容易に発生し、集積回路の正常な動作状態
におけるテストが難しくなるわけである。
[発明の目的] 本発明の目的は、集積回路の動作テストを非接触で行う
ことができ、かつ集積回路に族011!!損1易やチャ
ージアップを発生させることなく高分解能で上記テスト
を行い得る集積回路テスタを提供づることにある。
[発明の概要コ 本発明の骨子は、試料の表面電位に起因する電子線ホロ
グラムを利用して、集積回路の動作テストを行うことに
ある。
すなわち本発明は、集積回路テスタにd3いて、電子銃
から放口1された電子ビームを干渉性を持った2つの電
子ビームに分波する手段と、上記分波された一方の電子
ビームを被検査試料である集積回路の表面近傍を通過或
いは該集積回路の表面で反射せしめると共に、他方の電
子ビームを接地された一対の平行平板If tffi間
を通過せしめる手段と、上記通過した2つの電子ビーム
を集波して干渉効果を生じせしめ電子ビーム干渉パター
ンを結像する手段と、上記結像された干渉パターンを拡
大して観測する手段とを具備し、上記干渉パターンを基
に集積回路の表面電位を検出するJ:うにしたものであ
る。
本発明においては、電子線干渉効果を用いた電子線ホロ
グラフィ−装置を用い、電子銃より電界放出された高干
渉性電子ビームを電界コリメーター等により2つの電子
ビームに分波する。分波された一方の電子ビームを試料
である集積回路の表面近傍を通過または反射せしめ、も
う一方の電子ビームをアースされた2つの平行電極板の
間を通過せしめた後、再び電界コリメーター等によりこ
の2つの電子ビームを來渡し干渉効果を生じゼしめる。
このとき、分波された一方の電子ビームをコリメータに
より移動せしめることにより、試料である集積回路の表
面近傍を走査し、集積回路表面の任意の部位の近傍を電
子ビームを通過せしめることが出来る。このような装置
において、試料である集積回路表面の動作状態における
電位分布が存在する場合、その近傍を通過する電子ビー
ムは上記の干渉パターン(電子線ホログラム)に変化を
生じせしめる。いわゆるスカラーA I+aronov
−3ohm効果である。従ってこの電子線ホログラフィ
−の干渉パターンを、予め設定させた操作プログラムに
従って種々5を生せしめ、それを測定、解析用の計算機
システムにより解析することにjミリ、試料である集積
回路表面の動作状態における電位分布を検知することが
できる。この電子線ホログラムによる集積回路動作テス
タにおいては、その機構及び動作原理からして、試料で
ある集積回路の部位に電子線を進入せしめることはなく
、従って、動作試験時における試料のチャージアップや
放射m損傷を発生することなく、完全非接触のため集積
回路の動作状態に変化を与えることもない。
[発明の効果] 本発明によれば、試料である集積回路の部位に電子線を
進入せしめることなく、従って動作試験時における試料
のチャージアップ、放射線損傷等の雑音源を発生するこ
となく、完全非接触のまま本来の集積回路の動作状態に
変化を与えることなく集積回路の動作テストが可能とな
る。本発明の電子線ホログラフィ−集積回路テスターは
サブミラ02級のデバイス技術で製作された集積回路に
対しても同様に有効である。
[発明の実施例] 第1図は本発明の一実施例に係わる集積回路テスタを示
す概略構成図である。図中1は電界放射型の電子銃、2
は電子銃1から放射された電子ビームを0N−OFFす
るブランキング電極、3は電磁コイルからなり上記ビー
ムを集束する集束レンズ、4は上記ビームを偏向走査す
る走査コイルである。5は電子ビームを干渉性を持った
2つのビーム辷分波する電界コリメータ、6は分波され
た各ビームを偏向走査する走査コイル、7は接地された
一対の平行平板電極、9は被測定試料10である集積回
路を固定保持する試料ステージ、10は上記分波された
2つのビームを集波する電界コリメータ、11は上記集
波されたビームの干渉像が結像される結像面である。上
述した1、〜。
11から本発明の基本構成となる電子線ホログラフィ装
置が形成されている。
一方、図中12は集束レンズ、13は走査コイル、14
は前記干渉像が拡大して結像されるシンチレーションプ
レートであり、これらから一種の電子顕微鏡が構成され
ている。15は上記拡大傅を観測するための光学測定器
である。さらに、16は上記電子線ポログラフィ装置及
び電子顕微鏡を構成する各部材が配置される光学鏡筒(
真空容器)20内を排気する排気ポンプである。また、
図中21.〜.28は各種電源、29.〜.35は各種
コントローラ、36は信号処理1回路を示している。
さて、第1図に示した装置において、電子銃1から電界
放出された高度に位相の揃ったコヒーレントな電子ビー
ムはブランキング電極2を通してテストパターン用に、
試料である集積回路の動作パターンに同期されたパルス
ビームに変換される。
この可干渉性電子線パルスビームは電磁カレンス3等に
より直進誘導され電界コリメータ5にJ、す2つの可干
渉性電子線パルスビームに分波される。
分波された一方のパルスビームは走査コイル6により、
上記の集積回路の動作テストパターンに同期されて集積
回路表面近傍を走査され、該表面近傍で反射される。分
波された他方のパルスビームは接地された平行平板電極
7間の零電位領域を通過する。上記の2つの分波された
可干渉性電子線パルスビームは、電界コリメータ10に
より集波され結像面11位置に電子線干渉像を結像する
。
この電子線干渉像は集束力レンズ12及び走査コイル1
3等からなる電子顕微鏡により高倍率に拡大されシンチ
レーションプレート14に拡大された電子線干渉像を結
像する。したがって、電子線干渉像を光学干渉像とし光
学測定器15により測定することができる。なお、図中
14のシンチレーションプレートの代りに電子顕微鏡用
の写真乾板を設置し、光学測定器15を用いないで、写
真乾板の処理後レーザー光を用いた光学ホログラフィ−
装置を用いて電子線干渉像を光学干渉像として測定する
ことも可能であり、分解能等の精度の面からはこのよう
な間接的な測定方法が望まれる。
ここで、前記電子線干渉像の形成原理を説明する。前記
電界コリメータ5により分波されたパルスビームの一方
(第1のパルスビーム)へは、第2図に示す如く試料9
の表面近傍に八aJされ、該表面の電位により反射され
る。このとき、反則されたビームA′は上記電位に応じ
てその位相がずれることになる。一方、パルスビームの
他方(第2のパルスビーム)Bは接地された平行平板電
極7間を通過するのみであるからその位相は不変である
。したがって、第1及び第2のパルスビームA、Bを集
波することにより、前記試料9の表面電位に応じて電子
線干渉パターンが変化する。つまり、吐記干渉パターン
から試料9の表面電位が判定されることになる。さらに
、第1のパルスビームAの照射位置を順次変え、即ちビ
ーム走査することにより、試料表面全面の電位分布が検
知でき、これにより集積回路の動作テストが可能となる
。
そしてこの場合、試料9と非接触で動作テストを行い得
るのは勿論のこと、試料9の各部に電子ビームが侵入す
るのを防止できる。ここで、上記実施例では、パルスビ
ームAを試料9に照射しているが、このビームは電界放
射電子銃1から放射されたものであり、通常の電子ビー
ムテスタで試料に照射される電子の個数に比べるとほと
んど無視できる程少ないのである。さらに、パルスビー
ムAは試料9の表面電界により反射されるので、実際に
は試料表面に衝突する前に反射することになる。したが
って、放射線損傷及びチャージアップを未然に防止する
ことができる。
なお、第3図に試料9である集積回路表面の電位分布が
電子線干渉像に及ばず位相のずれの由来であるスカラー
A 11aronov −3ol+m効果の説明のため
の概念図を示す。電界放出されたコヒーレントな電子線
パルス中の電子の波動関数を里とし、分波された波動関
数を各V1 、 v2とする。vlとv2は集波された
後重ね合わせの波動関数ψ=N/1−+l/2 となり、それが作る電子線干渉像は1ψ12=lv1+
ψ212で与えられる。今、分波された電子線パルスが
試料である集積回路の電位測定を行う所望の部位を反射
または通過する時刻をTどT十ΔTの間とし、上記の部
位の電圧をVとすれば、集積回路表面上空を通過する電
子ビーム中の電子の波動関数は となり、それが作る電子線干渉像は +F1exp(ieγVΔT)−+−Fz12五 となり電圧がかかっていない場合と比べΦ=−VJT π だけの位相差を示す。この位相差Φを測定することによ
り電圧■を測定することが出来る。ここでeは電気素f
fi、b=27rIT はブランク定数、γは構造因子
を示している。
次に本発明の他の実施例について説明する。前記第1図
に示した装置において、試料9に可干渉性ビームを表面
反射させない場合、つまり表面近傍を通過させる場合、
分波された一方の可干渉性パルスビームは、試料9であ
る集積回路の動作テストパターンと同期されているので
、走査される上記の電子線パルスが、電位測定を所望す
る集積回路表面の部位上空を通過するR間間隔でのみ集
積回路は動作される。従って、ビームの進行方向と直角
な方向の分解能は高いが、平行な方向の分解能は集積回
路の動作立上げ時間と動作電位の(Δに逆比例する。こ
の欠点を克服するために本実施例では試料ステージ8を
90°回転した後再度同−の動作テストパターンで走査
したビームの電子線干渉像をも測定し、この2つの干渉
パターンを処理することにより集積回路の任意の部位の
電位測定分解能を高めることが可能となっている。第5
図にそのような情報処理を含めた全体機構の4を成因を
示す。第1図に示した電子線ホログラフィ−装@40は
、制御・記録装置50とテスj〜パターン発生装置60
と連動し、得られた電子線干渉像を光学干渉像に変換さ
れた情報として光学系画像処理装置70にわたす。この
画像処理装置70により、試料である集積回路表面近傍
を走査した電子線干渉像を解析処理することにより集積
回路表面の電位分布を測定することができる。
なお、試料である集積回路表面に可干渉性電子ビームを
表面反射せしめる場合、即ち先の実施例の場合、集積回
路表面の電子線ボログラフィー像を得ることが出来、従
ってスカラーA 118ronOV −Bobm効果に
より集積回路表面の電位を一様に高精度で測定すること
が可能となる。この場合、電子ビームと集積回路の動作
とを同期させる必要はなく、動作時のすべての動作パタ
ーンに対して電位測定可能である。また、高可干渉性電
子ビームの表面反射波による干渉パターン(ホログラム
)を利用するため、電子綿が試料である集積回路の表面
層に入り込む率を非常に小さくしても測定可能となり試
料の正常動作の電位に変動を与えることがない。
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で、秤々変形して実施
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係わる集積回路テスタを示
す概略(R成因、第2図は上記テスタの要部構成を拡大
して示す図、第3図及び第4図はスカラーA 11ar
onov −3of+m効果を説明するための模式図、
第5図は他の実施例を示す概略構成図である。 1・・・電界放射電子銃、2・・・ブランキング電極、
3.12・・・集束レンズ、4,6.13・・・走査コ
イル、5,10・・・電界コリメータ、7・・・平行平
板電極、8・・・試料ステージ、9・・・試料、11・
・・結像面、14・・・シンチレーションプレー1・、
15・・・光学測定器、20・・・真空容器、40・・
・電子線ホログラフィ装置、50・・・制御・記録装置
、60・・・デストパターン発生装置、70・・・画(
g!処理装置。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)電子銃から放射された電子ビームを干渉性を持っ
    た2つの電子ビームに分波する手段と、上記分波された
    一方の電子ビームを被検査試料である集積回路の表面近
    傍を通過或いは該集積回路の表面で反射せしめると共に
    、他方の電子ビームを接地された一対の平行平板電極間
    を通過せしめる手段と、上記通過した2つの電子ビーム
    を集波して干渉効果を生じせしめ電子ビーム干渉パター
    ンを結像する手段と、上記結像された干渉パターンを拡
    大して観測する手段とを具備してなることを特徴とする
    集積回路テスタ。 (′2J 前記電子銃は、電界放射電子銃であることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の集積回路テスタ
    。 (3) 前記電子ビームを分波する手段として、電界コ
    リメータを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の集積回路テスタ。
JP58224081A 1983-11-30 1983-11-30 集積回路テスタ Pending JPS60117637A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6465762A (en) * 1987-09-04 1989-03-13 Hitachi Ltd Electron beam holography device
JPH02186547A (ja) * 1989-01-13 1990-07-20 Hitachi Ltd 反射電子線ホログラフイー装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6465762A (en) * 1987-09-04 1989-03-13 Hitachi Ltd Electron beam holography device
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