JPH02295047A - 荷電粒子線装置 - Google Patents
荷電粒子線装置Info
- Publication number
- JPH02295047A JPH02295047A JP1114931A JP11493189A JPH02295047A JP H02295047 A JPH02295047 A JP H02295047A JP 1114931 A JP1114931 A JP 1114931A JP 11493189 A JP11493189 A JP 11493189A JP H02295047 A JPH02295047 A JP H02295047A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- timing
- control circuit
- charged particle
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、荷電粒子線装置に係り、特に、論理ＬＳＩ素
子の評価に好適な電子ビームテスタ装置に関する。 ［従来の技術１ 近年、ＬＳＩの内部電圧測定に、従来の触針法の汎用テ
スタに代って走査電子顕微鏡を応用した電子ビームテス
タ装置（ＥＢテスタ装置）が使用されている。そして、
一般には電子ビームをパルス化する所謂ストロボＥＢテ
スタ装置が支配的である。 上記ストロボ法は試料に印加する信号と、それに同期し
て、任意幅にパルス化された電子ビームを試料上に照射
し、試料から発生した二次電子信号から、試料上の電圧
を測定する方法である。試料印加信号とパルス電子ビー
ムの位相を制御することにより、高速で変化する試料電
位を低速に変換して検出することができる。ここで、電
子ビムのパルス幅は測定される電圧波形の時間精度を決
めることから、繰返し周期の１／５００〜］／１０００
に設定され概ｌＩＩ８］− ｎ ｓ以下てある。 ストロボ法のＥＢテスタ装置は、比較的短い繰返し周期
（１μｓ以下）で動作する試料、例えばメモリ等のＬＳ
Ｉにおいては有効であるが、長い繰返し周期（１０μｓ
以上）の試料、例えばゲー１−アレイ等の論理ＬＳＩに
おいて、同様に高分解能（電子ビームのパルス幅Ｉ ｎ
ｓ以下）で測定すると、電子ビームのデューテイ比が
１．／１０’以下となり、Ｓ／Ｈの減少を招く。このこ
とは測定に長時間を要することとなり、ス１〜ロボ法は
適切でない。 ＥＢテスタ装置として、ストロボ法を採用しないで、電
子ビームを直流で照射し、高速リｊ作している試料電圧
に応答する二次電子検出系を開発することができれば、
上記問題は解決する。この方式はリアルタイム法と呼ば
れている。二次電子信号量は試料電圧の大きさに比例し
て増減するため試料電圧の波形を観察することができる
。 従来、この種の二次電子検出器としてはシンチレータと
ホ１ヘマルチプライヤーを併用した検出器が使用されて
いる。最近は高速応答性のよいマイクロチャンネルプレ
ート（以下ＭＣＰと略す。）も採用されつつある。 これらの検出器を使って約９ Ｍ Ｈ ｚのリアルタイ
ム法を実現している報告例が有る［参照，スキャンニン
グ エレクトロン マイクロスコピー１９８２年／ Ｉ
Ｉ ，第５６３〜５７２頁（ＳＣＡＮＮＩＮＧ ＥＬ
ＥＣＴＲＯＮＭＩＣＲＯＳＣＯＰＹ／１９８２／ＩＩＰ
ａｇｅｓ５６３−５７２）］。更に、発明者らは２５Ｍ
Ｈｚのリアルタイム法を実現している［学術振興会第１
３２委員会第１０５回研究会資料（１ ９ ８ ８）３
０頁〜４１頁］。
子の評価に好適な電子ビームテスタ装置に関する。 ［従来の技術１ 近年、ＬＳＩの内部電圧測定に、従来の触針法の汎用テ
スタに代って走査電子顕微鏡を応用した電子ビームテス
タ装置（ＥＢテスタ装置）が使用されている。そして、
一般には電子ビームをパルス化する所謂ストロボＥＢテ
スタ装置が支配的である。 上記ストロボ法は試料に印加する信号と、それに同期し
て、任意幅にパルス化された電子ビームを試料上に照射
し、試料から発生した二次電子信号から、試料上の電圧
を測定する方法である。試料印加信号とパルス電子ビー
ムの位相を制御することにより、高速で変化する試料電
位を低速に変換して検出することができる。ここで、電
子ビムのパルス幅は測定される電圧波形の時間精度を決
めることから、繰返し周期の１／５００〜］／１０００
に設定され概ｌＩＩ８］− ｎ ｓ以下てある。 ストロボ法のＥＢテスタ装置は、比較的短い繰返し周期
（１μｓ以下）で動作する試料、例えばメモリ等のＬＳ
Ｉにおいては有効であるが、長い繰返し周期（１０μｓ
以上）の試料、例えばゲー１−アレイ等の論理ＬＳＩに
おいて、同様に高分解能（電子ビームのパルス幅Ｉ ｎ
ｓ以下）で測定すると、電子ビームのデューテイ比が
１．／１０’以下となり、Ｓ／Ｈの減少を招く。このこ
とは測定に長時間を要することとなり、ス１〜ロボ法は
適切でない。 ＥＢテスタ装置として、ストロボ法を採用しないで、電
子ビームを直流で照射し、高速リｊ作している試料電圧
に応答する二次電子検出系を開発することができれば、
上記問題は解決する。この方式はリアルタイム法と呼ば
れている。二次電子信号量は試料電圧の大きさに比例し
て増減するため試料電圧の波形を観察することができる
。 従来、この種の二次電子検出器としてはシンチレータと
ホ１ヘマルチプライヤーを併用した検出器が使用されて
いる。最近は高速応答性のよいマイクロチャンネルプレ
ート（以下ＭＣＰと略す。）も採用されつつある。 これらの検出器を使って約９ Ｍ Ｈ ｚのリアルタイ
ム法を実現している報告例が有る［参照，スキャンニン
グ エレクトロン マイクロスコピー１９８２年／ Ｉ
Ｉ ，第５６３〜５７２頁（ＳＣＡＮＮＩＮＧ ＥＬ
ＥＣＴＲＯＮＭＩＣＲＯＳＣＯＰＹ／１９８２／ＩＩＰ
ａｇｅｓ５６３−５７２）］。更に、発明者らは２５Ｍ
Ｈｚのリアルタイム法を実現している［学術振興会第１
３２委員会第１０５回研究会資料（１ ９ ８ ８）３
０頁〜４１頁］。
【発明が解決しようとする課題１
上記従来技術において、二次電子信号の記憶は、二次電
子信号をＡＤコンバータによりデイジタル信号に変換し
て、ＩＣメモリに記憶する方法が一般的である。そして
、このリアルタイム法の時間分解能は、二次電子及び、
二次電子検出系の高速性（周波数帯域は約１． Ｏ Ｏ
Ｍ Ｈ ｚ以上）、及び、実行時間の速いＡＤコンバ
ータ（５ｎｓ以下）の開発に依存していることが記述さ
れている。しかしながら、試料に印加するパターンデー
タの時間とＡＤコンバータのスタート時間の関係に関し
ては何らの配慮がされていない。 このため、以下第３図、第４図を用いて説明するような
いくつかの問題が発生する。 第３図は従来装置の概略図であり、試料４には任意のパ
ターンデータのパルス電圧がパターンジェネレータ９に
より印加されている。この試料に一次電子ビーム１を照
射すると、二次電子３が発生する。この二次電子はエネ
ルギーアナライザ２を通過することにより、試料の電圧
情報を含み、二次電子検出系５に到達する。そして、こ
の二次電子検出系の高速増幅器により任意の電圧まで増
幅され、ＡＤコンバータに入力する。ＡＤコンバータは
入力したアナログ信号を任膚、の時間間隔で？次ディジ
タル化し、ＩＣメモリに転送し記憶する。これらの一連
の動作は、基準クロックにより全て同期をとっている。 この結果第４図（ａ）に示す理想的な電圧波形を得るこ
とができる。ところが実際は、このＡＤコンバータまで
の一連の二次電子信号の遅延時間ｄ１（二次電子の遅延
時間、二次電子検出器や増幅器等の二次電子検出系とそ
の接続ケーブルの遅延時間を含んでいる）及び、ＡＤコ
ンバータのスタート時間を発生する制御回路の遅延時間
ｄ２（ゲー１へ回路、接続ケーブル等）が存在するため
誤ってデータが記憶されてしまう。このｄ■とｄ２は回
路構成、ケーブルの長さ、二次電子検出器の種類等によ
り異なるため、等しくすることは不可能に近い。 もし等しくすることができれば、第４図（ａ）に示す波
形が得られるが、ｄ１＞ｄ２なら、ＡＤコンバータのタ
イミングが速くなり第４図（ｂ）の波形となり、パター
ンデータ始点以前のデータが記憶される。また、ｄ１〈
ｄ２ならば、ＡＤコンパータのタイミングが遅くなり第
４図（ｃ）の波形となり、パターンデータ始点から数デ
ータ記憶されなくなる。 本発明の目的は、この試料から発生する二次電子信号の
遅延時間とＡＤコンバータのスター１・信号の遅延時間
を一致させ、忠実な二次電子信号波形を検出できる電子
ビームテスタ装置を実現することにある。 ［課題を解決するための手段］ 上記目的は、試料に印加したパターンデータの始点を基
準にして、ＡＤコンバータのＡＤ変換するタイミングを
遅延制御回路を用いて調整する手段、及び、ＡＤコンバ
ータのＡＤ変換するタイミングを基準として、パターン
データの始点を遅延制御回路により調整する手段を具備
することにより達成される。 【作用１ 試料に印加したパターンデータの始点を基準にして、Ａ
ＤコンバータのＡＤ変換するタイミングを遅延制御回路
を用いて調整することにより、二？電子検出系の遅延時
間を補正し、パターンデータの最初からメモリに記憶す
ることができる。また、ＡＤコンバータのＡＤ変換する
タイミングを基準として、パターンデータの始点を遅延
制御回路により調整することにより、制御回路の遅延時
間を補正することができ、正当なパターンデータを記憶
することができる。 以上の作用により、試料の電圧情報を正しく検出するこ
とができ、高精度の電子ビームテスタ装置が実現できる
。 【実施例１ 以下、本発明の一実施例を第ｊ図及び、第２図により説
明する。二次電子検出系の遅延時間ｄ１と制御回路の遅
延時間ｄ２の大小により装置構成がことなる。ｄ ，，
＞ ｄ ２の場合を第１図に、ｄ■〈ｄ２の場合を第
２図に示す。電子銃より放射された一次電子ビーム１は
対物レンズにより細く収束され、試料である論理ＬＳＩ
４の任意の測定ケ所にスポット照射される。試料には基
準クロック発振器８に同期したパターンジェネレータ９
より任意のテストパターンが印加される。このテストパ
ターンには、例えばクロック５０Ｍ Ｈ ｚで動作する
ＨｉｇｈとＬｏｔｙの’］．’ ／ ’０’ （５ｖ／
Ｏｖ）パターンが数千パターン連続して印加され、かつ
、ＬＳＩ素子の数百の外部ピンから種々様々のパターン
が印加される。試料から発生した二次電子は、エネルギ
ーアナライザー２により試料に印加された任意のパター
ンデータの電位情報を含んだ信号となり、二次電子検出
系で検出される。この信号を高速のＡ．Ｄコンバータ６
でディジタルに変換しメモリ７に記憶する。この二次電
子検出系の遅延時間ｄ、がＡＤコンバータのスタート信
号を発生する制御回路の遅延時間ｄ２に比べ大きいため
、遅延制御回路１］−をパターンジェネレータと制御回
路の間に設け、任意の遅延量ｄを発生させる。従って、
制御回路側の総合遅延時間をｄ２＋ｄ＝ｄ，となるよう
調整する。 また、第２図に示すように、制御回路の遅延時間ｄ２が
二次電子検出系の遅延時間ｄ，に比べ大きいときは、遅
延制御回路（任意の遅延量ｄ’）を？準クロツク発振器
とパターンジェネレータとの間に設け、パターンデータ
の発生を遅らせる。二次電子検出系の遅延時間ｄエと遅
延制御回路の遅延時間ｄ゛との合計ｄ■＋ｄ゛が制御回
路の遅延ｄ２に等しくなるように調整する。また、別の
方法として、二次電子検出系の中に遅延制御回路を入れ
て遅延時間を調整しても同様の効果が期待できることは
明らかである。 以上、二次電子検出系の遅延時間と制御回路の遅延時間
、即ち、ＡＤコンバータのスタート時間とを遅延制御回
路により調整し、等しくすることにより、正確な二次電
子の電圧情報を検出することが可能となる。 【発明の効果】 本発明によれば真の電圧情報を検出することができるの
で、高精度の論理ＥＢテスタ装置が実現できる。
子信号をＡＤコンバータによりデイジタル信号に変換し
て、ＩＣメモリに記憶する方法が一般的である。そして
、このリアルタイム法の時間分解能は、二次電子及び、
二次電子検出系の高速性（周波数帯域は約１． Ｏ Ｏ
Ｍ Ｈ ｚ以上）、及び、実行時間の速いＡＤコンバ
ータ（５ｎｓ以下）の開発に依存していることが記述さ
れている。しかしながら、試料に印加するパターンデー
タの時間とＡＤコンバータのスタート時間の関係に関し
ては何らの配慮がされていない。 このため、以下第３図、第４図を用いて説明するような
いくつかの問題が発生する。 第３図は従来装置の概略図であり、試料４には任意のパ
ターンデータのパルス電圧がパターンジェネレータ９に
より印加されている。この試料に一次電子ビーム１を照
射すると、二次電子３が発生する。この二次電子はエネ
ルギーアナライザ２を通過することにより、試料の電圧
情報を含み、二次電子検出系５に到達する。そして、こ
の二次電子検出系の高速増幅器により任意の電圧まで増
幅され、ＡＤコンバータに入力する。ＡＤコンバータは
入力したアナログ信号を任膚、の時間間隔で？次ディジ
タル化し、ＩＣメモリに転送し記憶する。これらの一連
の動作は、基準クロックにより全て同期をとっている。 この結果第４図（ａ）に示す理想的な電圧波形を得るこ
とができる。ところが実際は、このＡＤコンバータまで
の一連の二次電子信号の遅延時間ｄ１（二次電子の遅延
時間、二次電子検出器や増幅器等の二次電子検出系とそ
の接続ケーブルの遅延時間を含んでいる）及び、ＡＤコ
ンバータのスタート時間を発生する制御回路の遅延時間
ｄ２（ゲー１へ回路、接続ケーブル等）が存在するため
誤ってデータが記憶されてしまう。このｄ■とｄ２は回
路構成、ケーブルの長さ、二次電子検出器の種類等によ
り異なるため、等しくすることは不可能に近い。 もし等しくすることができれば、第４図（ａ）に示す波
形が得られるが、ｄ１＞ｄ２なら、ＡＤコンバータのタ
イミングが速くなり第４図（ｂ）の波形となり、パター
ンデータ始点以前のデータが記憶される。また、ｄ１〈
ｄ２ならば、ＡＤコンパータのタイミングが遅くなり第
４図（ｃ）の波形となり、パターンデータ始点から数デ
ータ記憶されなくなる。 本発明の目的は、この試料から発生する二次電子信号の
遅延時間とＡＤコンバータのスター１・信号の遅延時間
を一致させ、忠実な二次電子信号波形を検出できる電子
ビームテスタ装置を実現することにある。 ［課題を解決するための手段］ 上記目的は、試料に印加したパターンデータの始点を基
準にして、ＡＤコンバータのＡＤ変換するタイミングを
遅延制御回路を用いて調整する手段、及び、ＡＤコンバ
ータのＡＤ変換するタイミングを基準として、パターン
データの始点を遅延制御回路により調整する手段を具備
することにより達成される。 【作用１ 試料に印加したパターンデータの始点を基準にして、Ａ
ＤコンバータのＡＤ変換するタイミングを遅延制御回路
を用いて調整することにより、二？電子検出系の遅延時
間を補正し、パターンデータの最初からメモリに記憶す
ることができる。また、ＡＤコンバータのＡＤ変換する
タイミングを基準として、パターンデータの始点を遅延
制御回路により調整することにより、制御回路の遅延時
間を補正することができ、正当なパターンデータを記憶
することができる。 以上の作用により、試料の電圧情報を正しく検出するこ
とができ、高精度の電子ビームテスタ装置が実現できる
。 【実施例１ 以下、本発明の一実施例を第ｊ図及び、第２図により説
明する。二次電子検出系の遅延時間ｄ１と制御回路の遅
延時間ｄ２の大小により装置構成がことなる。ｄ ，，
＞ ｄ ２の場合を第１図に、ｄ■〈ｄ２の場合を第
２図に示す。電子銃より放射された一次電子ビーム１は
対物レンズにより細く収束され、試料である論理ＬＳＩ
４の任意の測定ケ所にスポット照射される。試料には基
準クロック発振器８に同期したパターンジェネレータ９
より任意のテストパターンが印加される。このテストパ
ターンには、例えばクロック５０Ｍ Ｈ ｚで動作する
ＨｉｇｈとＬｏｔｙの’］．’ ／ ’０’ （５ｖ／
Ｏｖ）パターンが数千パターン連続して印加され、かつ
、ＬＳＩ素子の数百の外部ピンから種々様々のパターン
が印加される。試料から発生した二次電子は、エネルギ
ーアナライザー２により試料に印加された任意のパター
ンデータの電位情報を含んだ信号となり、二次電子検出
系で検出される。この信号を高速のＡ．Ｄコンバータ６
でディジタルに変換しメモリ７に記憶する。この二次電
子検出系の遅延時間ｄ、がＡＤコンバータのスタート信
号を発生する制御回路の遅延時間ｄ２に比べ大きいため
、遅延制御回路１］−をパターンジェネレータと制御回
路の間に設け、任意の遅延量ｄを発生させる。従って、
制御回路側の総合遅延時間をｄ２＋ｄ＝ｄ，となるよう
調整する。 また、第２図に示すように、制御回路の遅延時間ｄ２が
二次電子検出系の遅延時間ｄ，に比べ大きいときは、遅
延制御回路（任意の遅延量ｄ’）を？準クロツク発振器
とパターンジェネレータとの間に設け、パターンデータ
の発生を遅らせる。二次電子検出系の遅延時間ｄエと遅
延制御回路の遅延時間ｄ゛との合計ｄ■＋ｄ゛が制御回
路の遅延ｄ２に等しくなるように調整する。また、別の
方法として、二次電子検出系の中に遅延制御回路を入れ
て遅延時間を調整しても同様の効果が期待できることは
明らかである。 以上、二次電子検出系の遅延時間と制御回路の遅延時間
、即ち、ＡＤコンバータのスタート時間とを遅延制御回
路により調整し、等しくすることにより、正確な二次電
子の電圧情報を検出することが可能となる。 【発明の効果】 本発明によれば真の電圧情報を検出することができるの
で、高精度の論理ＥＢテスタ装置が実現できる。
第１図、第２図は本発明の一実施例の荷電粒子線装置の
構成を示すブロック図、第３図は従来例の荷電粒子線装
置の構成を示すブロック図、第４図は、遅延時間発生に
より生じた検出パルス波形である。 符号の説明 １・・一次電子、２・・エナルギーアナライザ、３・・
二次電子、４・・・試料、５・・・二次電子検出系、６
・・・ＡＤコンバータ、７・・・メモリ、８ ・基準夕
ロック発信器、９・・パターンジェネレータ、１０・・
・制御回路、１１・・遅延回路。
構成を示すブロック図、第３図は従来例の荷電粒子線装
置の構成を示すブロック図、第４図は、遅延時間発生に
より生じた検出パルス波形である。 符号の説明 １・・一次電子、２・・エナルギーアナライザ、３・・
二次電子、４・・・試料、５・・・二次電子検出系、６
・・・ＡＤコンバータ、７・・・メモリ、８ ・基準夕
ロック発信器、９・・パターンジェネレータ、１０・・
・制御回路、１１・・遅延回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、荷電粒子線を細く絞り、試料であるＬＳＩ素子に照
射し、二次的に発生した荷電粒子を検出して、試料の内
部電圧を測定する装置において、電圧情報である二次的
な荷電粒子信号を記憶するタイミングを試料に印加した
電圧のタイミングに一致させる手段を有する荷電粒子線
装置。 ２、前記タイミングを一致させる手段として、二次的な
荷電粒子信号を記憶するタイミングを遅延制御回路によ
り遅延させて実施することを特徴とする請求項第１項記
載の荷電粒子線装置。 ３、前記タイミングを一致させる手段として、試料に印
加する電圧のタイミングを遅延制御回路により遅延させ
て実施することを特徴とする請求項第１項記載の荷電粒
子線装置。 ４、前記タイミングを一致させる手段として、二次的な
荷電粒子を検出する検出系を遅延制御回路により遅延さ
せて実施することを特徴とする請求項第１項記載の荷電
粒子線装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1114931A JPH02295047A (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | 荷電粒子線装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1114931A JPH02295047A (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | 荷電粒子線装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02295047A true JPH02295047A (ja) | 1990-12-05 |
Family
ID=14650208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1114931A Pending JPH02295047A (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | 荷電粒子線装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02295047A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014143075A (ja) * | 2013-01-24 | 2014-08-07 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子線装置 |
-
1989
- 1989-05-10 JP JP1114931A patent/JPH02295047A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014143075A (ja) * | 2013-01-24 | 2014-08-07 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子線装置 |
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