JPH01147377A - 粒子線による検査方法および装置 - Google Patents

粒子線による検査方法および装置

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JPH01147377A
JPH01147377A JP63248917A JP24891788A JPH01147377A JP H01147377 A JPH01147377 A JP H01147377A JP 63248917 A JP63248917 A JP 63248917A JP 24891788 A JP24891788 A JP 24891788A JP H01147377 A JPH01147377 A JP H01147377A
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frequency
signal
intermediate frequency
specific
demodulator
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JP63248917A
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Hans-Detlef Brust
ハンスデトレフ、ブルースト
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Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/302—Contactless testing
    • G01R31/305—Contactless testing using electron beams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/266—Measurement of magnetic or electric fields in the object; Lorentzmicroscopy
    • H01J37/268—Measurement of magnetic or electric fields in the object; Lorentzmicroscopy with scanning beams

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)
  • Measurement Of Radiation (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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、少なくとも１つの特定の周波数の信号を導
く試料の点を検出および（または）撮像するための方法
および装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、高周波の周期的な測定信号の経過を粒子線または
電子線により検出する多数の方法が知られている。現在
行われている検査方法の要約は刊行物“マイクロエレク
トロニック・エンジニアリング（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｄｆ
ｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　）　”　％　　４
　　（１９８６）、第７７〜１０６頁、特に第８３頁の
イー、ヴオルフガング（Ｅ、Ｗｏｌｆｇａｎｇ）の″電
子線検査（［！Ｉｅｄｆｏｎ　Ｂｅａｍ　Ｔｅｓｔｉｎ
ｇ　）　’に示されている。
このような検査は時間卵域で行われる検査と周波数領域
で行われる検査とに区別される。前者にはたとえば“電
圧コーディング″　（“走査電子顕微鏡学（Ｓｃａｎｎ
ｉｎｇ　Ｅｌｅｄｆｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）　”
　１９７５（第１部）第８回年次走査電子顕＠鏡シンポ
ジウム論文集（Ｐｒｏｃ、　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｉｇｔｈ
　Ａｎｎｕａｌ　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｄｆｏｎ　
Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ）　、シカ
ゴ、ＩＩＴ研究所、第４６５〜４７１頁も参照）または
″論理状態マツピングが（米国特許第４２２３２２０号
明細書も参照）属し、後者にはいわゆる“周波数マツピ
ング法（“走査電子顕＠鏡学（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌ
ｅｄｆｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）１９７５　（第１
部）第８回年次走査電子顕＠鏡シンポジウム給文集（Ｐ
ｒｏｃ、　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｉｇｔｈ　Ａｎｎｕａｌ　
Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｄｆｏｎ旧ｃｒｏｓｃｏｐｅ
　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ）　、シカゴ、ＩＩＴ研究所、第
４６５〜４７１頁も参＠）または“周波数追従”法（米
国特許第４２２３２２０号明細書も参照）が属する。後
二者の測定方法では電子線が測定点に向けられ、またそ
こに存在する信号の周波数スペクトルまたは個々の周波
数成分が測定される。
る。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第３５１９３９２号明細
書には、変調されない一次電子線を用いて周波数領域内
の信号成分を得る方法が示されている。
同調可能なフィルタの中心周波数の変更により、問題と
している周波数スペクトルを掃過して、未知の周波数に
おいて測定点、たとえば集積回路内の導体路に生ずる周
波数を確認することができる。
″″周周波数マツピン演法基礎は刊行物“マイクロエレ
クトロニック・エンジニアリング（’Ｍｉｃｒ。
Ｅｌｅｄｆｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）　”　
、第２巻、第４号、１９８５年、第３０４〜３１１頁、
エイチ、デイ−、プルスト（Ｈ，Ｄ、Ｂｒｕｓｔ）およ
びエフ、フォックス（Ｆ、Ｆａｘ）　”周波数追従およ
びマツピングの理論と実Ｆｉｌ　（Ｆｖｅｑｕｅｎｃｙ
　Ｔｒａｃｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｐｐｉｎｇ　ｉｎ　Ｔ
ｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　Ｐｒａｃｔｉｃｅ）″およびドイ
ツ連邦共和国特許出願公開第３５１９４０１号明細書に
示されている。
′″″波数マツピングまたは“周波数追従”法では、ビ
ーム断続システムがたとえば“論理状態マツピング法の
場合のように短い電気的パルスにより駆動される必要は
なく、一次ビームを変調するために１つの特定の周波数
を有する交流電圧を与えれば十分である。原理的には純
粋に正弦波状の電圧による駆動も可能である。探索され
る信号の周波数にくらべて、一次ビームにより変調され
る周波数のわずかな周波数ずれによって、試料中で進行
する周期的経過と一次ビームとの相互作用により、探索
される信号を常に１つの固定の中間周波数に混合するこ
とができる。この固定の中間周波数は次いで容易にフィ
ルタアウトされ、またその後に復調され得る。走査電子
顕微鏡の信号連鎖回路は比較的低い固定の中間周波数の
みを伝達しなければならないので、１つの試料中で非常
に高い周波数の信号が選択または逼像され得る。一次ビ
ームを変調する周波数の移動により、問題としている周
波数スペクトルを掃過し、また探索される信号の未知の
周波数において試料中の１つの点に生ずる周波数を確認
することができる。
電子！！測定技術のたいていの他の方法と異なり、”周
波数マツピングまたは“周波数追従”法は測定装置と検
査すべき試料（たとえば集積回路）中の信号との同期を
必要としない０両方法は非同期の回路の検査に適してい
る。これらの両方法では、試料の周波数が、変調される
一次電子線による電子線測定装置のなかの中間周波数フ
ィルタの帯域幅よりも大きく、探索される目標周波数か
ら異なっていなければ十分である。
通常の場合、この条件は比較的容易に満足され得るが、
検査すべき回路では、たとえば固有の周波数発生器を有
する検査すべき回路では、たとえば温度の影響に基づい
て、検査すべき周波数に関するドリフト現象が生じ得る
。しかし、試料上の周波数が中間周波数帯域幅よりも大
きく、探索される目標周波数から則れていれば、“周波
数追従”および“周波数マツピング法の際に測定結果が
もはや得られない。
このようなドリフト現象は一般に比較的徐々に生ずるの
で、たとえば測定装置のなかのビーム断続発生器の周波
数の手動追従により補償され得る。
しかし、これは検査の際にたいてい妨げとなり、また本
来の検査対象から注意をそらす。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の課題は、試料上の測定信号の検査すべき周波数
のなかのドリフト現象を外からの手動操作なしに補償す
ることである。
〔課題を解決するための手段〕
この課題は、本発明によれば、顕微鏡を用いて、少なく
とも１つの特定の周波数の信号を導く試料の点を検出お
よび（または）定性的および（または）定量的に盪像す
るための粒子線による検査方法であって、点が一次ビー
ムを与えられ、点から二次信号が特に１つの検出器を介
して導き出され、また場合によっては測定信号に爾後処
理され、一次ビームまたは信号処理のための装置または
スペクトロメータのエネルギーしきいが別の特に設定可
能な周波数により変調され、この周波数が特定の周波数
から異なっており、生ずる二次信号または測定信号が特
定の中間信号に混合され、この二次信号または測定信号
が復調される方法において、二次信号または測定信号か
ら調節信号が得られ、調節信号が設定可能な周波数を、
特定の周波数および予め定められた目標周波数が最大、
第１の予め定められた差周波数だけ相違するように調節
する方法および顕微鏡を用いて、少なくとも１つの特定
の周波数の信号を導く試料の点を検出および（または）
定性的および（または）定量的に撮像するための粒子線
による検査装置であって、一次ビームを放射するための
一層ビーム源と、点から導き出される二次信号を電気的
測定信号に処理するための、場合によっては検出器を有
する信号連鎖回路と、信号連鎖回路により処理された二
次信号を表示するための装置と、特定の周波数から偏差
する別の特に設定可能な周波数により、一次ビームを変
調するために、または信号処理のための装置を変調する
ために、またはスペクトロメータのエネルギーしきいを
変調するために、変調システムを駆動するための発生器
とを含んでいる装置において、ＦＭ復調器の入力端が信
号連鎖回路と検出器の後および測定信号の復調のための
装置の前の個所において接続されており、ＦＭｉ調器の
出力端が一層ビームの変調のための変調システムを駆動
するための発生器の制御入力端と、または信号処理のた
めの装置と、またはスペクトロメータと接続されている
記載の装置により達成される。
本発明の他の構成は請求項２ないし９および１１ないし
１９にあげられている。
検査される試料はたとえば集積回路である。検査される
集積回路のなかでは周期的な経過が進行する。たとえば
マイクロプロセッサは反復してプログラムループを処理
し、従って集積回路の導体路の上に周期的に種々の周波
数の電気的信号が生ずる。このような導体路を一次電子
線により照射すると、一次電子が試料表面への衝突の際
に低エネルギーの二次電子を放出させ、これらの二次電
子が検出器により吸引され、検出され得る。二次電子は
その際に、電気的信号により導体路の上に惹起される試
料表面上の電界により影響される。
これは電位コントラストと呼ばれる相互作用である。
以下の実施例は変調された一次電子線による電子線測定
装置に関するものであるが、本発明は、一次電子として
も二次粒子としても電子の代わりにイオンまたは他の粒
子も使用され得るものと理解されるべきである。特に粒
子として光子の使用も考えられる。
〔実施例〕
本発明の１つの実施例が第１図に示されており、以下に
一層詳細に説明される。
第１図には、本発明による周波数調節回路ＦＲ３により
断続されている変調された一層ビームＰＥを用いて、特
定の周波数の信号を導く測定点を検出および（または）
撮像するための本発明による装置が示されている。第１
図によるこのような装置の基本装置としてはたとえば定
量的電位測定に関する米国特許第４２２０８５３号、第
４２２０８５４号または第２７７６７９号明細書から、
また定性的電位測定に関する米国特許第４２２３２２０
号明細書から知られているように、走査電子顕微鏡が使
用され得る。
第１図による装置の場合にも、本発明による方法の場合
と同じく、もちろん集積回路ＩＣは特定の周波数を有す
る信号を導く少なくとも１つの測定点を有する任意の試
料により置換され得る。
第１図による装置および方法では、一次電子線はビーム
断続システムＢＢＳを用いて特定の周波数ｆ、により変
調される。適当なビーム断続システムはたとえば米国特
許第４１６９２２９号明細書から知られている。ビーム
断続システムＢＢＳは発生器ＢＢＧにより周波数ｆ１で
駆動される。ビーム断続システムＢＢＳの代わりに、一
次電子線の強度変調を行う任意の他のシステムも使用さ
れ得る。
このためにたとえば電子源ＥＱのヴエーネルト円筒も考
えられる０周波数ｆ５は、探索される１つの信号が１つ
の測定点において存するべき周波数ｆｔ。にくらべて、
周波数ｒａｔだけずらされている。
数４１ｆａｖは数４ｆｌ　ｆ　ｂおよびｆｔｃの差の絶
対値に等しい、測定点が周波数ｆ！ｃを有する信号を導
くならば、かつ一次電子が周波数ｆ、でパルス化される
ならば、検出器ＤＴを経て、また光電子増倍管ＰＭを経
て、最後に前置増幅器ＰＡの出力端に達する二次電子信
号は周波数ｆｄｆを有する信号を含んでいる。前置増幅
器ＰＡに続く帯域通過フィルタＢＰは中心周波数として
周波数ｒａｔを有する。
従って帯域通過フィルタＢＰは正確にこの周波数ｒａｔ
を二次電子信号の周波数スペクトルからフィルタアウト
する。帯域通過フィルタＢＰを通過した二次電子信号の
成分はＡＭ復調器ＡＭＤのながで復調され、また続いて
コンパレータＫＯの正入力端に与えられる。コンパレー
タＫＯの負入力端は可変応動しきいＴＨと接続されてい
る。コンパレータＫＯの出力端は第１図による装置に使
用される走査電子顕微鏡の構成部分である撮像管ＣＲＴ
ｃ）電子ビームの強度を制御する。撮像管ユニットＣＲ
ＴのＸおよびｙ入力端は一次電子線の位置制御部と接続
され得る。その後に撮像管ＣＲＴの書込みビームの運動
が一次電子線の運動と同期して行われ、検査される集積
回路ＩＣの１つの像が生ずる。集積回路は評価回路ＣＯ
Ｎから必要な作動電圧および場合によっては駆動信号を
供給される。
本発明による周波数調節回路ＦＲ３は帯域通過フィルタ
ＢＰ′、後段に接続されているＦＭ復−器ＦＤＭ、加算
器ＡＤＤ、調節器Ｒおよび必要な場合にはコンパレータ
ＫＯの出力信号により制御されるトラック・アンド・ホ
ールド回路ＴＡＨから成っている。入力端で帯域通過フ
ィルタＢＰの前かつ前置増幅器ＰＡの後の信号連鎖回路
内の点と接続されている帯域通過フィルタＢＰ′はＳＮ
比改善の役割をし、また必ずしも必要ではない。
フィルタＢＰの帯域幅が十分に大きい場合には、たとえ
ば帯域通過フィルタＢＰ自体がフィルタＢＰ′を置換し
得る。この場合には帯域通過フィルタＢＰの出力信号が
ＦＭ復調器ＦＭＤに供給される。帯域通過フィルタＢＰ
’に接続されているＦＭ復調器ＦＭＤ　（第２図および
第４図に実施例を示されている）は、検出された周波数
が１つの間隔（ｒｍ４ｔ　＋ａ　（ｒｓａｔ　　ａ　ｆ
　）　（Ｄなかに位置するかぎり目標中間周波数ｆ　＠
４ｆからのそれぞれ検出された周波数の偏差を示す出力
信号を供給する。その際に２ｄｆは帯域通過フィルタＢ
Ｐ’またはＢＰおよびＦＭ復調器ＦＭＤの最小帯域幅を
示す。このようなＦＭ復調器に対する出力特性曲線は第
３図および第５図に示されており、これらの出力特性曲
線の少なくとも部分的に厳密に単調な経過が重要である
。ＦＭ′４ｉｉｌｌ器ＦＭＤの出力信号はトラック・ア
ンド・ホールド回路ＴＡＨを介して加算器ＡＤＤに供給
される。第１図に示されている実施例ではコンパレータ
ＫＯの出力信号により制御されるトラック・アンド・ホ
ールド回路ＴＡＨは、固定の予め定められた偏差範囲の
なかで目標周波数ｆ□。を有する周波数ｆｌｃの信号が
検出されるときには常に、周波数調節回路ＦＲ３をスイ
ッチオンする。この偏差範囲はこの実施例では最大、帯
域通過フィルタＢＰの帯域幅により、またさもなければ
トラック・アンド・ホールド回路ＴＡＨの相応のディメ
ンジぢニングにより予め与えられる。フィルタＢＰの帯
域幅が比較的小さいならば、周波数ｆ。が過度に速く調
節の捕獲範囲から逸脱する危険が生ずる。このような場
合には、トランク・アンド・ホールド回路の制御が第２
の広帯域のフィルタを介して、たとえば帯域通過フィル
タＢＰ’を介して行われ得ることが望ましい。加えて第
２の帯域通過フィルタの後に第２のＡＭ復調器が接続さ
れ、その出力信号が設定可能なしきい値との比較の後に
トラック・アンド・ホールド回路ＴＡＨを制御する。加
算器ＡＤＤのなかで、トラック・アンド・ホールド回路
ＴＡＨを介して伝達されたＦＭ復調器ＦＭＤの出力信号
は集積回路の目標中間周波数ｆ□、を示す動作点設定の
ための電圧信号Ａと比較される。比較はここで加算器Ａ
ＤＤを用いて、反転された電圧信号ＡをＦＭ復調器ＦＭ
Ｄの出力信号に加算することにより行われる。加算器の
出力端に生ずる制御偏差はその後に調節器Ｒに供給され
る。自立の要素としての加算器は、たとえば制御偏差が
調節器Ｒ自体のなかで決定されるならば、または動作点
がまさに０■であるならば、省略され得る。
調節器Ｒはたとえば比例調節器、積分調節器または比例
・積分調節器であってよい。調節器出力端は続いて、変
調周波数ｆ、に影響、を与え得るように、ビームブラン
キング発生器ＢＢＧと接続される。すなわち１ｉｉｆｌ
ｉ器Ｒの出力信号はビームブランキング発生器ＢＢＧの
出力周、波数ｒ、を制御する、検出された信号の周波数
ｆｉｃがまさに所望の周波数ｆ　ｔｌｃに一致すると、
変調周波数ｆ、は一定に保たれ、それに対して検出され
た信号の周波数ｒム、が所望の周波数ｆ　ｔａｃよりも
小さいと、周波数調整回路ＦＲ３およびビームブランキ
ング発生器ＢＢＧにより変調周波数ｆｈを低める。逆の
場合、すなわち検出された信号の周波数ｆｌｃが所望の
周波数ｆ　ｓｌｃよりも大きい場合には、変調周波数ｆ
、が高められる。中間周波数ｆａｔ＝Ｉｆｈ−ｆ、ｃｌ
と類似して目標中間周波数ｆ、ｆ−ｌｆｂｒ、ｌｅ’は
目標周波数としてのｆ　ｔｉｃにより生ずる。いま、所
望の目標周波数ｆ□。に一致すべき探索される周波数ｆ
ｉｃは集積回路ＩＣ内の至るところには存在していない
。たいていその存在はいくつかの導体路上に限られてい
る。従ってトラック・アンド・ホールド回路ＴＡＨを用
いて、目標周波数ｆ　ｔａｃに一致する周波数ｆ！ｃま
たは最大でも第２の固定的に予め定められた差周波数だ
け相違する周波数ｆ！ｃを有する集積回路ＩＣの信号の
みが検査される。場合によっては、−層良好な事後調節
のために電子線を、電子線が成る数の点（たとえば１つ
の行または１つの全体像）を走査し終わった後に、周波
数ｆｉｃおよび目標周波数ｆｔ１ｃが一致するそれぞれ
特定の点に跳曜させ、またそこに事後調節のために短時
間とどまらせることもできる。この場合、トラック・ア
ンド・ホールド回路ＴＡＨの制御は一次電子線の位置制
御と連結されるべきであろう。−吹霧子線が比較点上に
とどまるときには常に、中心周波数の事後調節が行われ
なければならない、すなわちトラック・アンド・ホール
ド回路はトラッキング作動に切換えられなければならな
い、その他のときにはトラック・アンド・ホールド回路
はホールド−モードにある。
第１図による装置内の二次電子ＳＨの検出の際には、た
とえば米国特許第４２９２５１９号明細書から知られて
いるように、スペクトロメータＳＰが使用されるならば
、定量的測定が行われ得る。このようなスペクトロメー
タＳＰの使用の際には追加的に種々の測定点において求
められる周波数スペクトルのなかの特定の周波数の絶対
数振幅のなかで比較され得る。
第２図には第１図の装置のなかに使用するためのＦＭ復
調器ＦＭＤ’の第１の構成例が示されている。第２図は
位相検出器ＰＤおよび後段に接続されている低域通過フ
ィルタＴＰを有するＰＬＬ回路の一部分を示す。その際
に位相検出器ＰＤとしては特にミクサが使用され得る。
中間周波数ｆ、ｆを有する検出された入力信号Ｕ、は位
相検出器ＰＤのなかで目標中間周波数ｆ　ｔａｒの参照
信号Ｕｆ　、ａｔと比較される。位相検出器ＰＤの出力
信号は低域通過フィルタＴＰに供給され、またそれを通
過した信号は調節信号Ｕ７としての役割をする。
フィルタＢＰまたは“ロックイン”増幅器Ｌｌの帯域幅
が比較的小さいならば、周波数ｆｌｃが過度に速＜　ｔ
調節の捕獲範囲から逸脱する危険が生ずる。
これらの場合には、帯域通過フィルタＢＰに対して並列
に第２の広帯域の帯域通過フィルタを設けておき、また
その出力端からＦＭ復調器ＦＭＤ“の入力信号を導き出
すことが望ましい０回路の構造は第１図中に示されてい
る実施例の構造に一致している。それと連結されて、ま
たはそれと無関係にトラック・アンド・ホールド回路Ｔ
ＡＨの制御も変更され得る。加えて第２の帯域通過フィ
ルタの後にＡＭ復調器が設けられ、その出力信号が゛設
定可能なしきい値との比較の後にトラック・アンド・ホ
ールド回路ＴＡＨを制御し、従ってまたいつ事後５Ｉｉ
Ｉ節されるか、またいつ事後調節されないかを決定する
。
第３図には調節信号Ｕ７の出力特性曲線が入力信号Ｕ、
の入力中間周波数ｆｄｆに関係して示されている。その
際にこの特性曲線の直線性よりも、この特性曲線が少な
くとも部分的に厳密に単調に変化すること、この場合に
は厳密に単調に下降することが重要である。
入力信号Ｕ、が目標中間周波数ｒ　＊４ｆに等しい周波
数ｒ□を存するならば、調節信号Ｕ１は零に等しく、ま
た第１図中のビームブランキング発生器ＢＢＧの周波数
ｆＬの事後調節は行われない。
周波数ｆ、およびｆｔは出力特性曲線中で第１図による
装置中の帯域通過フィルタＢＰ’のコーナー周波数を示
し、また周波数範囲（ｆｂ　−ｒｔ　）内の中間周波数
ｒａｔのドリフト変動が周波数！１ｌｌｆｆ回路ＦＲ３
により補償され得ることを示す、すなわちｌ　ｆａｒ　
　ｆ−ａｒ　　ｌの第１の予め定められた差周波数はコ
ーナー周波数の差１　ｒ、−ｒ、ｌよりも常に小さくな
ければならない。
検出された入力信号Ｕ、および参照信号Ｕ　ｆ　、４゜
の周波数、従ってまた位相が相違しているときには常に
、調節信号は零とは異なる。このまさに簡単な回路の欠
点は、その調節時定数が比較的大きく、従ってまた事後
調節が非常に徐々に行われることにある。
第４図による第２の復調器回路Ｆ　Ｍ　Ｄ　”はこの欠
点を回避し得るが１．そのために若干多くの費用を必要
とする構成になっている。すなわち、中心周波数が若干
（すなわちｄｆ＜＜ｆｅａｒだけ）目標中間周波数ｆ。
ｆから異なる２つの帯域通過フィルタＢＰＳＢＰ’が必
要とされる０両帯域通過フィルタの入力端に周波ｔｌ　
ｆ　ａ　ｔを存する入力信号Ｕ。
が与えられる。帯域通過フィルタの出力信号は各１つの
包絡線復調器ＡＭＤ’　、ＡＭＤ“のなかでＡＭ復調さ
れ、その後に差し引き回路ＳＵＢのなかで互いに差し引
かれる。こうして得られた信号は調節信号Ｕ、、とじて
用いられる。
第５Ｂ図には第４図による復調器回路の出力特性曲線が
示されており、また第５Ａ図にはそれがどのように実現
されるかが示されている。第５Ａ図は相異なる中心周波
数Ｃｆ−ａｔ　＋ｄ　ｆＳ　ｆ□。
−ｄｆ）を有する両帯域通過フィルタの伝達関数Ｔ（（
ｆ）を示す０両伝達関数の差し引きにより第５Ｂ図によ
る周波数特性曲線Ｕ、（ｆ）が生ずる。
周波数範囲ｆ□ｔ　　ｄｆないしｆ。、＋ｄｆの間に再
び第３図による特性曲線と類似の厳密に単調に下降する
出力特性曲線が認められる。ここでも、回路の最適の動
作点が零（特性曲線の最も急峻な範囲）に位置するので
、加算器は省略され得る。
目標周波数ｆ　＊Ｌｃは帯域通過フィルタＢＰおよびＢ
Ｐ’の中心周波数により決定される。１１１信号Ｕｒま
たはビームブランキング発生器の出力周波数ｆ、を制御
する制御信号を、時間ｔに関係して、または温度のよう
な周波数ドリフトに対して有意義な他のパラメータに関
係して描けば、集積回路ＩＣの周波数ドリフトの自動測
定を行うことができる。
第１図による電子線測定装置のなかにスペクトロメータ
ＳＰを使用することは電圧測定のために役立つだけでは
ない、逆電界スペクトロメータの逆電界網に１つの一定
電圧を与えれば、検出器信号はもはや試料表面における
電位コントラストにより生ぜず、二次電子エネルギー分
布のずれにより生ずる。これにより局部的電界による擾
乱が抑制される。
さらに、電位コントラストの代わりに他の相互作用も利
用され得る。その一つはたとえば、一次電子またはレー
ザービームにより発生される二次電子または光電子の磁
界による影響である。このいわゆる“磁界コントラスト
”の利用によりたとえば磁気バブルメモリ中の磁区の運
動が検査され得る。
一次ビームは粒子ビームである必要は全くなく、任意の
ビームから成っていてよい。たとえば一次ビームとして
レーザービームを利用し、また試料ＩＣが同じく集積回
路であれば、レーザービームが試料ＩＣのｐｎ接合のな
かに電子正孔対、従ってまた自由な電荷担体を発生し得
る。これは試料ＩＣの電流受は入れの変化として現れる
。この変化がどのように大きいかは、そのつどのｐｎ接
合のスイッチング状態に関係する。従って、１つのｐｎ
接合のスイッチング状態のスイッチング状態の周期的な
変化が試料ＩＣの供給電流の測定により容易に確認され
得る。回路の供給電流またはその休止電流に対する差が
この場合に直接に測定信号としての役割をし、特別な検
出器は必要でない。
固定の中間周波数への混合は一次電子線の脈動に起因す
る非線形のスイッチング特性曲線に基づいている。しか
し、これは、一次電子の代わりに二次電子または二次電
子信号の強度を変調するならば、同じく達成され得る。
これは、たとえば、−逆電界スペクトロメータのエネル
ギーしきいを周波数ｆ、により変調することによって可
能である。
スペクトロメータ特性曲線を考慮に入れることにより、
二次電子信号の正弦波状の変調も達成可能であり、また
こうして、場合によっては生じ得る混変調積による困難
（前記の方法において、−吹霧子がたとえば方形信号に
よっても脈動され得るので、事情によっては生ずるよう
な困難）が回避され得る。より高い切換充電すべきキャ
パシタンスおよび二次電子のエネルギー分散により信号
処理中の装置の脈動の際の限界周波数はよりわずかであ
る。さらにスペクトロメータにより視野が限定される。
１４Ｕに光電子増倍管をゲート回路と一緒に使用し、ま
たはビデオ信号枝路のなかで変調すること、もてきる、
しかしながら、この場合には帯域幅は検出器のシンチレ
ータにより強く制限される。
〔発明の効果〕
本発明により得られる利点は、本方法が汎用的に電子放
射にもイオン放射にも粒子放射にも応用可能であり、ま
た試料の周波数が過度に速くドリフトしないかぎり所望
の目標周波数からの偏差の補償および検査を可能にする
ことにある。
【図面の簡単な説明】
第１図は試料の測定信号のなかの周波数（ｆ　＋ｃ）の
ドリフト現象がビームブランキング発生器（ＢＢＧ）の
周波数の変化により補償される周波数追従法による本発
明による装置のブロック図、第２図および第４図は第１
図中に使用されるＦＭ復調器の実施例のブロック図、第
３図は第２図によるＦＭ復！ＪＲ器の出力特性曲線を示
す図、第５図は第４図によるＦＭ復調器の出力特性曲線
を示す図である。 ＡＤＤ・・・加算器 ＡＭＤ−ＡＭＤ’・・・振幅復調器 ＢＢＧ・・・ビームブランキング発生器ＢＰ、ＢＰ’・
・・帯域通過フィルタ ＢＰ、ＢＰ’・・・帯域通過フィルタ ＣＯＮ・・・駆動回路 ＣＲＴ・・・画像管 ＤＴ・・・検出器 ＥＱ・・・電子源 ＦＭＤ−ＦＭＤ’・・・ＦＭ復調器 ＦＲ３・・・周波数調節回路 ｒｃ・・・試料、集積回路 ＫＯ・・・コンパレータ ＰＡ・・・前置増幅器 ＰＤ・・・位相検出器 ＰＥ・・・−検電子線 ＰＭ・・・光電子増倍管 Ｒ・・・ｉＪ！節器 ＳＥ・・・二次電子線 ＳＰ・・・スペクトロメータ ＳＵＢ・・・差し引き器 ＴＡＨ・・・トラック・アンド・ホールド回路ＴＰ・・
・低域達過フィルタ く Ｕ） ―

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）顕微鏡を用いて、少なくとも１つの特定の周波数（
    ｆ＿ｉ＿ｃ）の信号を導く試料の点を検出および（また
    は）定性的および（または）定量的に撮像するための粒
    子線による検査方法であって、点が一次ビーム（ＰＥ）
    を与えられ、点から二次信号が特に１つの検出器（ＤＴ
    ）を介して導き出され、また場合によっては測定信号に
    爾後処理され、一次ビーム（ＰＥ）または信号処理のた
    めの装置またはスペクトロメータ（ＳＰ）のエネルギー
    しきいが別の特に設定可能な周波数（ｆ＿ｂ）により変
    調され、この周波数（ｆ＿ｂ）が特定の周波数（ｆ＿ｉ
    ＿ｃ）から異なっており、生ずる二次信号または測定信
    号が特定の中間信号（ｆ＿４＿ｆ）に混合され、この二
    次信号または測定信号が復調される方法において、二次
    信号または測定信号から調節信号（Ｕ＿ｒ）が得られ、
    調節信号（Ｕ＿ｒ）が設定可能な周波数（ｆ＿ｂ）を、
    特定の周波数（ｆ＿ｉ＿ｃ）および予め定められた目標
    周波数（ｆ＿ｓ＿ｉ＿ｃ）が最大、第１の予め定められ
    た差周波数だけ相違するように調節することを特徴とす
    る粒子線による検査方法。 ２）二次信号および（または）測定信号および（または
    ）調節信号が１つの電気的信号から成っていることを特
    徴とする請求項１記載の方法。 ３）調節信号（Ｕ＿ｒ）が二次信号からフィルタリング
    および復調により得られることを特徴とする請求項１ま
    たは２記載の方法。 ４）復調がフィルタリングされた二次信号と目標中間周
    波数（Ｕｆ＿ｓ＿ｄ＿ｆ）の参照信号および後続の低域
    通過フィルタリングとの位相比較により行われることを
    特徴とする請求項３記載の方法。 ５）二次信号が相異なる中心周波数（ｆ＿ｓ＿ｄ＿ｆ＋
    ｄｆ、ｆ＿ｓ＿ｄ＿ｆ−ｄｆ）を有する２つの並列接続
    されている帯域通過フィルタ（＠ＢＰ＠、＠ＢＰ′＠）
    により２つの信号成分で相異なって評価され、信号成分
    の各々が包絡線復調され、また続いて信号成分が互いに
    差し引かれることを特徴とする請求項３記載の方法。 ６）調節信号（Ｕ＿ｒ）が動作点設定（Ａ）のため目標
    中間周波数（ｆ＿ｓ＿ｄ＿ｆ）の信号と比較され、設定
    可能な周波数（ｆ＿ｂ）が特定の周波数（ｆ＿ｉ＿ｃ）
    よりも高く、また設定可能な周波数（ｆ＿ｂ）が特定の
    周波数（ｆ＿ｉ＿ｃ）および特定の中間周波数（ｆ＿ｄ
    ＿ｆ）の和として、または目標周波数（ｆ＿ｓ＿ｉ＿ｃ
    ）および目標中間周波数（ｆ＿ｓ＿ｄ＿ｒ）の和として
    生ずる場合には、特定の中間周波数（ｆ＿ｄ＿ｒ）が目
    標中間周波数（ｆ＿ｓ＿ｄ＿ｒ）よりも低いならば、設
    定可能な周波数（ｆ＿ｂ）が高められ、特定の中間周波
    数（ｆ＿ｄ＿ｆ）が目標中間周波数（ｆ＿ｓ＿ｄ＿ｒ）
    よりも高いならば、設定可能な周波数（ｆ＿ｂ）が低め
    られ、特定の中間周波数（ｆ＿ｄ＿ｆ）が目標中間周波
    数（ｆ＿ｓ＿ｄ＿ｒ）と一致するならば、設定可能な周
    波数（ｆ＿ｂ）が変更されないことを特徴とする請求項
    １ないし５の１つに記載の方法。 ７）調節信号（Ｕ＿ｒ）が動作点設定（Ａ）のため目標
    中間周波数（ｆ＿ｓ＿ｄ＿ｆ）の信号と比較され、設定
    可能な周波数（ｆ＿ｂ）が特定の周波数（ｆ＿ｉ＿ｃ）
    よりも低く、また設定可能な周波数（ｆ＿ｂ）が特定の
    周波数（ｆ＿ｉ＿ｃ）および特定の中間周波数（ｆ＿ｄ
    ＿ｆ）の差として、または目標周波数（ｆ＿ｓ＿ｉ＿ｃ
    ）および目標中間周波数（ｆ＿ｓ＿ｄ＿ｆ）の差として
    生ずる場合には、特定の中間周波数（ｆ＿ｄ＿ｆ）が目
    標中間周波数（ｆ＿ｓ＿ｄ＿ｆ）よりも低いならば、設
    定可能な周波数（ｆ＿ｂ）が低められ、特定の中間周波
    数（ｆ＿ｄ＿ｆ）が目標中間周波数（ｆ＿ｓ＿ｄ＿ｆ）
    よりも高いならば、設定可能な周波数（ｆ＿ｂ）が高め
    られ、特定の中間周波数（ｆ＿ｄ＿ｆ）が目標中間周波
    数（ｆ＿ｓ＿ｄ＿ｆ）と一致するならば、設定可能な周
    波数（ｆ＿ｂ）が変更されないことを特徴とする請求項
    １ないし５の１つに記載の方法。 ８）特定の周波数（ｆ＿ｉ＿ｃ）を有する信号が検出さ
    れるならば、調節信号が設定可能な周波数（ｆ＿ｂ）を
    調節し、またその際に、予め定められた目標周波数（ｆ
    ＿ｓ＿ｄ＿ｆ）から最大、第２の予め定められた差周波
    数だけ相違する中間周波数（ｆ＿ｓ＿ｄ＿ｆ）を供給す
    ることを特徴とする請求項１ないし７の１つに記載の方
    法。 ９）一次ビームが試料上の比較点に向けられ、また設定
    可能な周波数（ｆ＿ｂ）の事後調節が行われることを特
    徴とする請求項１ないし８の１つに記載の方法。 １０）顕微鏡を用いて、少なくとも１つの特定の周波数
    （ｆ＿ｉ＿ｃ）の信号を導く試料の点を検出および（ま
    たは）定性的および（または）定量的に撮像するための
    粒子線による検査装置であって、一次ビーム（ＰＥ）を
    放射するための一次ビーム源（ＥＱ）と、点から導き出
    される二次信号を電気的測定信号に処理するための、場
    合によっては検出器（ＤＴ）を有する信号連鎖回路と、
    信号連鎖回路により処理された二次信号を表示するため
    の装置（ＣＲＴ）と、特定の周波数（ｆ＿ｉ＿ｃ）から
    偏差する別の特に設定可能な周波数（ｆ＿ｂ）により、
    一次ビーム（ＰＥ）を変調するために、または信号処理
    のための装置を変調するために、またはスペクトロメー
    タ（ＳＰ）のエネルギーしきいを変調するために、変調
    システム（ＢＢＳ）を駆動するための発生器（ＢＢＧ）
    とを含んでいる装置において、ＦＭ復調器（ＦＭＤ）の
    入力端が信号連鎖回路と検出器（ＤＴ）の後および測定
    信号の復調のための装置（ＡＭＤ）の前の個所において
    接続されており、ＦＭ復調器（ＦＭＤ）の出力端が一次
    ビームの変調のための変調システムを駆動するための発
    生器（ＢＢＧ）の制御入力端と、または信号処理のため
    の装置と、またはスペクトロメータと接続されているこ
    とを特徴とする粒子線による検査装置。 １１）ＦＭ復調器（ＦＭＤ）と一次ビームの変調のため
    の発生器（ＢＢＧ）との間に調節器（Ｒ）が配置されて
    いることを特徴とする請求項１０記載の装置。 １２）調節器（Ｒ）が比例調節器であることを特徴とす
    る請求項１１記載の装置。 １３）調節器（Ｒ）が積分調節器であることを特徴とす
    る請求項１１記載の装置。 １４）ＦＭ複調器（ＦＭＤ）の出力端が加算器（ＡＤＤ
    ）を介して調節器（Ｒ）と、または信号処理のための装
    置と、またはスペクトロメータと接続されており、加算
    器（ＡＤＤ）に別の入力端を介して動作点設定のための
    信号（Ａ）が供給されることを特徴とする請求項１１な
    いし１３の１つに記載の装置。 １５）ＦＭ復調器（ＦＭＤ）の後または調節器（Ｒ）の
    前にトラック・アンド・ホールド回路（ＴＡＨ）が配置
    されていることを特徴とする請求項１１ないし１４の１
    つに記載の装置。 １６）信号連鎖回路のなかで二次信号から爾後処理され
    た測定信号がトラック・アンド・ホールド回路に対する
    制御信号としてトラック・アンド・ホールド回路に与え
    られることを特徴とする請求項１５記載の装置。 １７）ＦＭ復調器（ＦＭＤ）の前にＳＮ比改善のための
    帯域通過フィルタ（ＢＰ′）が配置されていることを特
    徴とする請求項１０ないし１５の１つに記載の装置。 １８）ＦＭ復調器（ＦＭＤ）が、後段に接続されている
    低域通過フィルタ（ＴＰ）を有する位相検出器（ＰＤ）
    を含んでおり、位相検出器（ＰＤ）が第１の入力端に二
    次信号を、また第２の入力端に目標中間周波数（ｆ＿ｓ
    ＿ｄ＿ｆ）の参照信号を供給されることを特徴とする請
    求項１０ないし１７の１つに記載の装置。 １９）ＦＭ復調器が、相異なる中心周波数で断続される
    ２つの帯域通過フィルタ（＠ＢＰ＠、＠ＢＰ′＠）、２
    つの包絡線復調器（ＡＭＤ′、ＡＭ Ｄ″）および差し引き回路（ＳＵＢ）を含んでおり、帯
    域通過フィルタの入力端が共通にＦＭ復調器（ＦＭＤ″
    ′）の入力端を形成しており、各１つの帯域通過フィル
    タが各１つの包絡線復調器を介して差し引き回路（ＳＵ
    Ｂ）と接続されており、差し引き回路の出力端がＦＭ復
    調器（ＦＭＤ″′）の出力端を形成していることを特徴
    とする請求項１０ないし１７の１つに記載の装置。
JP63248917A 1987-09-30 1988-09-29 粒子線による検査方法および装置 Pending JPH01147377A (ja)

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