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Dokumentenidentifikation DE3928003A1 28.02.1991
Titel Verfahren zur Führung einer Korpuskularsonde auf Bereichen einer Probe, die eine charakteristische Eigenschaft aufweisen
Anmelder Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München, DE
Erfinder Brust, Hans-Detlef, 6602 Dudweiler, DE;
Plies, Erich, Dipl.-Phys. Dr., 8000 München, DE;
Otto, Johann, Dipl.-Ing., 8170 Bad Tölz, DE
DE-Anmeldedatum 24.08.1989
DE-Aktenzeichen 3928003
Offenlegungstag 28.02.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.02.1991
IPC-Hauptklasse G01N 23/00
IPC-Nebenklasse G01N 21/88   H01L 21/66   
Zusammenfassung Zur Verfolgung eines Signals in einem elektronischen Bauelement mit der Elektronensonde bedient man sich bisher abbildender Verfahren. Besondere Bedeutung haben hierbei das Voltage-Coding- und das Frequency-Tracing-Verfahren erlangt. Diese Verfahren sind allerdings recht zeitaufwendig, da man infolge des begrenzten Abtastfeldes des die Sonde erzeugenden Elektronenstrahlmeßgeräts jeweils nur kleine Bereiche der Bauelementoberfläche abbilden kann. Es wird daher vorgeschlagen, die Elektronensonde auf der Oberfläche des Bauelements kreisförmig abzulenken, ein durch die Elektronensonde ausgelöstes Signal aufzuzeichnen, aus diesem den lokalen Verlauf der das interessierende Signal führenden Leiterbahn zu bestimmen und die Elektronensonde entsprechend zu positionieren. Gesteuert durch einen Rechner folgt die Elektronensonde der Leiterbahn somit in einer spiralförmigen Bewegung.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Führung einer Korpuskularsonde auf Bereichen einer Probe, die eine charakteristische Eigenschaft aufweisen.

Die Fehlersuche in integrierten Schaltungen macht es häufig notwendig, ein Signal im Schaltungsinnern mit Hilfe der Elektronensonde zu verfolgen. Das Problem der Signalverfolgung stellt sich insbesondere dann, wenn das interessierende Signal ein anzusteuernde Schaltungselement nicht erreicht und das Lay-Out des IC&min;s nicht oder nur unvollständig bekannt ist.

Zur Verfolgung eines Signals in einem elektronischen Bauelement bedient man sich bisher abbildender Verfahren, bei denen eine Elektronensonde die Bauelementoberfläche rasterförmig abtastet. Besondere Bedeutung haben hierbei das beispielsweise in Microelectronic-Engineering Vol. 4, No. 2 (1986) S. 77-106 beschriebene Voltage-Coding-Verfahren und das aus Microelectronic- Engineering Vol. 2, No. 4 (1985), S. 299-321 bekannte Frequency-Tracing-Verfahren erlangt. Diese Verfahren sind allerdings recht zeitaufwendig, da man infolge des begrenzten Abtastfeldes des die Sonde erzeugenden Elektronenstrahlmeßgeräts jeweils nur kleine Bereiche der Bauelementoberfläche abbilden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das es erlaubt, die Elektronensonde einer ein interessierendes Signal führenden Leiterbahn nachzuführen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst.

Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht insbesondere darin daß keine zeitaufwendige Abbildung des Bauelements notwendig ist.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der im folgenden anhand der Zeichnung erläuterten Erfindung. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 2 das Ausgangssignal des Komparators der Vorrichtung nach Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Vorrichtung, mit der man die in einem Elektronenstrahlmeßgerät erzeugte Elektronensonde den Leiterbahnen einer Probe IC nachführen kann, deren zeitabhängiges Potential eine bestimmte Frequenz fs aufweist. Das Elektronenstrahlmeßgerät besteht im wesentlichen aus einem Strahlerzeuger EG, einem von einem Signalgenerator BBG angesteuerten Strahlaustastsystem BBS, einer Ablenkeinheit SU und einem nicht dargestellten Linsensystem zur Fokussierung der Primärelektronen PE auf die Probe IC, die gesteuert durch die Einheit CON, Testprogramme abarbeitet. Zum Nachweis der auf der Probe IC ausgelösten Sekundärelektronen SE bedient man sich eines aus einer Szintillator- Lichtleitereinheit bestehenden Detektors DT, dessen Ausgangssignal in einem Photomultiplier PM verstärkt und einer einen Verstärker PA, einen Bandpaßfilter EP und einen Amplitudendemodulator AMD aufweisenden Meßelektronik zugeführt wird. Die Mittenfrequenz des Bandpaßfilters BP ist hierbei so vorgegeben, daß nur die Amplitude der Komponente des Sekundärelektronensignals am Eingang des Komparators CM anliegt, deren Frequenz df dem Absolutbetrag der Differenz der durch den Signalgenerator BBG vorgegebenen Strahlaustastfrequenz fb und der Frequenz fs des im Probeninneren zu verfolgenden Signals entspricht (df:=|fb-fs|).

Da der im Detektor DT gemessene Sekundärelektronenstrom iSEgemäß der Beziehung

iSE ~ iPE (t) · g (uIC(t))

sowohl vom Strom iPE(t) der Primärelektronen PE als auch vom Meßstellenpotential uIC (t) abhängt (g(uIC(t)) beschreibt die im allgemeinen nichtlineare Potentialkontrastcharakteristik), enthält dessen Frequenzsprektrum neben einer Komponente der Frequenz df = |fb - fs| auch einen die Frequenz df&min; = fb+ fs aufweisenden Anteil, falls die jeweilige Meßstelle das gewünschte Signal führt. Aufgrund der begrenzten Bandbreite des Detektors DT und des Photomultipliers PM wird der Meßelektronik allerdings nur die niederfrequente Signalkomponente zugeführt und dort weiterverarbeitet.

Das durch Vergleich der Amplitude des die Frequenz df = |fb - fs| aufweisenden Signalanteils mit dem im Komparator CM vorgegebenen Schwellenwert TH erzeugte Meßsignal MS liest man in den Rechner COM ein und wertet es aus. In Abhängigkeit vom Ergebnis der Auswertung erzeugt der Rechner COM Steuersignale, die den dem Ablenksystem SU zugeordneten Rastergenerator SG veranlassen, die Elektronensonde in der gewünschten Weise auf der Probenoberfläche abzulenken.

Zur Verfolgung des Signals der Frequenz fs im Innern der Probe IC positioniert man die Elektronensonde im Bereich eines das Signal führenden Schaltungsteils, lenkt sie in der Umgebung des Startpunktes kreisförmig ab und zeichnet das Ausgangssignal MS des Komparators CM im Rechner COM auf. Der Durchmesser des Ablenkkreises auf der Oberfläche sollte hierbei größer gewählt werden als die doppelte Leiterbahnbreite. Wie die Fig. 2 schematisch zeigt, unterscheiden sich die für einen innerhalb bzw. außerhalb der Leiterbahn LB liegenden Mittelpunkt M des Ablenkkreises AK aufgezeichneten Meßsignale MS deutlich voneinander. Aus dem jeweiligen Meßsignal MS kann der Rechner COM somit ohne weiteres die Koordinaten der Schnittpunkte der Bahn der Elektronensonde auf der Probe IC mit den Kanten der Leiterbahn LB bestimmen, wobei die Lage der Kanten jeweils durch den Übergang zwischen erfüllter und nichterfüllter Suchbedingung (Signal der Frequenz fs vorhanden bzw. nicht vorhanden) definiert ist. Mit Kenntnis der Koordinaten der Schnittpunkte ist auch der lokale Verlauf der Leiterbahn LB bekannt, so daß die Elektronensonde auf ihr positioniert und erneut kreisförmig abgelenkt werden kann. Die Elektronensonde folgt der interessierenden Leiterbahn LB somit in einer spiralförmigen Bewegung. Findet der Rechner COM infolge der Nichterfüllung der Suchbedingung keine Fortsetzung der Leiterbahn LB, so kann er den Radius des Abtastkreises AK vergrößern und/oder die Suchbedingung ändern. Ein Frequenzteiler im Signalweg läßt sich beispielsweise dadurch erkennen, daß dessen ausgangsseitige Leiterbahn ein Signal der Frequenz fs/2 führt.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf den beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So ist es ohne weiteres möglich, die Probe oder die Probe und die Elektronensonde gemeinsam die erforderliche Relativbewegung ausführen zu lassen. Außerdem braucht die Suchbewegung keineswegs kreisförmig zu sein. Prinzipiell eignet sich jede Bewegung mit Komponenten in zwei zueinander orthogonalen Richtungen. Treten Verzweigungen der Leiterbahn auf (diese erkennt der Rechner anhand der geänderten Zahl von Schnittpunkten), so kann die weitere Bewegungsrichtung manuell vorgegeben werden. Es ist auch möglich, die Koordinaten der Verzweigung zu speichern, einen der möglichen Signalwege zu verfolgen und zu einem späteren Zeitpunkt gegebenenfalls wieder zur Verzweigung zurückzukehren.

Anstelle des beschriebenen Suchkriteriums (Vorhandensein eines Signals der Frequenz fs) kann man beispielsweise auch feststellen, ob an der jeweiligen Meßstelle ein erhöhter oder verminderter Sekundärelektronenstrom registriert wird (Lokalisierung der Leiterbahn unter Ausnutzung des Topographiekontrasts oder des Kanteneffekts) oder ob die Leiterbahn ein bestimmtes Signal (Bitmuster) führt. Im letzgenannten Fall ist die Vorrichtung entsprechend dem in Microelectronics Engineering, Vol. 5, No. 1 bis 4, 1986, S. 531-540 (s. insbesondere Fig. 4 auf Seite 536) beschriebenen Meßgerät aufzubauen.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Prüfung von integrierten Schaltungen in einem Elektronenstrahlmeßgerät beschränkt. So kommen Leiterplatten und Mikroverdrahtungen als Proben und Laser- oder andere Teilchenstrahlen als Sonden in Betracht. Auch im Bereich der medizinischen Technik (Verfolgung von Kontrastmitteln oder markierten Substanzen im Körper) existieren analoge Anwendungen.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Führung einer Korpuskularsonde auf Bereichen einer Probe, die eine charakteristische Eigenschaft aufweisen dadurch gekennzeichnet,
    1. a) daß die Probe (IC) in der Umgebung eines ersten Punktes mit der Korpuskularsonde (PE) abgetastet wird,
    2. b) daß die Abtastung durch eine Relativbewegung zwischen Probe (IC) und Korpuskularsonde (PE) bewirkt wird, wobei die Bewegung Komponenten in zwei zueinander orthogonalen Richtungen aufweist,
    3. c) daß ein durch die Korpuskularsonde (PE) ausgelöstes Meßsignal (MS) aufgezeichnet wird,
    4. d) daß anhand des Meßsignals (MS) festgestellt wird, an welchen Punkten der Probe (IC) die charakteristische Eigenschaft vorliegt,
    5. e) daß die Probe (IC) in der Umgebung eines die charakteristische Eigenschaft aufweisenden zweiten Punktes abgelenkt wird und
    6. f) daß die Verfahrensschritte b) bis e) entsprechend ausgeführt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorliegen der charakteristischen Eigenschaft durch die Erfüllung einer Suchbedingung festgestellt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koordinaten des zweiten Punktes aus der Lage der Übergangsstellen zwischen erfüllter und nichterfüllter Suchbedingung im Meßsignal (MS) bestimmt wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korpuskularsonde (PE) kreisförmig abgelenkt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des Ablenkkreises (AK) vergrößert wird, falls die Suchbedingung nicht erfüllt werden kann.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal (MS) durch Nachweis der auf der Probe ausgelösten Sekundärkorpuskeln (LISE) erzeugt wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftreten einer erhöhten oder verminderten Sekundärteilchenemission als Suchbedingung verwendet wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorhandensein eines Signals mit einer bestimmten Frequenz (fs) als Suchbedingung verwendet wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorhandensein eines Signals einer bestimmten Zeitabhängigkeit als Suchbedingung verwendet wird.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Suchbedingung durch eine zweite Suchbedingung ersetzt wird, falls die erste Suchbedingung nicht erfüllt werden kann.






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