JPH0237658B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0237658B2 JPH0237658B2 JP58138517A JP13851783A JPH0237658B2 JP H0237658 B2 JPH0237658 B2 JP H0237658B2 JP 58138517 A JP58138517 A JP 58138517A JP 13851783 A JP13851783 A JP 13851783A JP H0237658 B2 JPH0237658 B2 JP H0237658B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- ion
- ion beam
- generates
- signal
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、半導体装置の評価、分析を行なう
ための走査形ストロボイオン顕微鏡に関するもの
である。
ための走査形ストロボイオン顕微鏡に関するもの
である。
従来この種の評価、分析を行なうための装置と
して第１図に示す走査形ストロボ電子顕微鏡があ
つた。図において、１は電子銃、２は電子ビーム
をパルス状にするため偏向を行なう偏向系、３は
偏向系２で偏向された電子ビームをパルス状にす
るためのアパーチヤ、４は電子レンズ系、５は電
子ビームの走査コイル系、６は測定すべき半導体
試料、７は二次電子検出器、８は二次電子信号表
示装置、１１は試料６を駆動するための駆動用電
源である。９は試料駆動タイミング並びにパルス
電子ビームの発生タイミングの同期をとるための
同期用信号源、１０はパルスビームと試料駆動用
信号との時間位相を調整するための移相器であ
る。
して第１図に示す走査形ストロボ電子顕微鏡があ
つた。図において、１は電子銃、２は電子ビーム
をパルス状にするため偏向を行なう偏向系、３は
偏向系２で偏向された電子ビームをパルス状にす
るためのアパーチヤ、４は電子レンズ系、５は電
子ビームの走査コイル系、６は測定すべき半導体
試料、７は二次電子検出器、８は二次電子信号表
示装置、１１は試料６を駆動するための駆動用電
源である。９は試料駆動タイミング並びにパルス
電子ビームの発生タイミングの同期をとるための
同期用信号源、１０はパルスビームと試料駆動用
信号との時間位相を調整するための移相器であ
る。
次に動作について説明する。電子銃１で発生し
た電子ビームは偏向板２により偏向されてアパー
チヤ３によりチヨツプされ、これによりそのアパ
ーチヤ３の開口部３ａから出射されるビームはパ
ルス状となる。そしてこのパルスビームは電子レ
ンズ系４、走査コイル系５を通つて試料６に照射
される。
た電子ビームは偏向板２により偏向されてアパー
チヤ３によりチヨツプされ、これによりそのアパ
ーチヤ３の開口部３ａから出射されるビームはパ
ルス状となる。そしてこのパルスビームは電子レ
ンズ系４、走査コイル系５を通つて試料６に照射
される。
ここで偏向板２と試料６とは同一の信号源９か
ら同期信号が与えられており、これによりパルス
ビームの発生タイミングは試料６の動作タイミン
グと同期がとれている。
ら同期信号が与えられており、これによりパルス
ビームの発生タイミングは試料６の動作タイミン
グと同期がとれている。
そしてその試料６は駆動用電源１１からの駆動
用信号により同一の動作を繰返し実行しており、
そこへパルスビームが上記試料６の動作と同期し
た一定のタイミングで到達するから、その到達時
点における試料６の電位分布はどの到達タイミン
グにおいても常に同一になつており、その結果、
ビーム照射点における試料６の電位に対応した二
次電子信号が検出器７によつて直流的にとり出さ
れることとなる。このとき表示装置８には試料６
のある特定位相の電位分布に対応した二次電子像
が表示される。
用信号により同一の動作を繰返し実行しており、
そこへパルスビームが上記試料６の動作と同期し
た一定のタイミングで到達するから、その到達時
点における試料６の電位分布はどの到達タイミン
グにおいても常に同一になつており、その結果、
ビーム照射点における試料６の電位に対応した二
次電子信号が検出器７によつて直流的にとり出さ
れることとなる。このとき表示装置８には試料６
のある特定位相の電位分布に対応した二次電子像
が表示される。
そしてパルスビームを試料６上のある一点に止
めておき、移相器１０の位相差を電気的に変えて
いき、表示装置８において縦軸に二次電子信号を
とり、横軸に位相差をとつたグラフ表示を行なう
ようにすれば、ストロボ動作によつて試料６上の
上記一点の電圧波形が得られ、上記パルスビーム
の照射される試料６上の点を順次変えて同様の動
作を行なえば、試料６上の任意の点の電圧波形を
得ることができる。
めておき、移相器１０の位相差を電気的に変えて
いき、表示装置８において縦軸に二次電子信号を
とり、横軸に位相差をとつたグラフ表示を行なう
ようにすれば、ストロボ動作によつて試料６上の
上記一点の電圧波形が得られ、上記パルスビーム
の照射される試料６上の点を順次変えて同様の動
作を行なえば、試料６上の任意の点の電圧波形を
得ることができる。
従来の走査形ストロボ電子顕微鏡は以上のよう
に構成されているので、測定試料の表面が誘電体
で被われていると、電子ビームによる帯電現象が
容易に起こり、二次電子信号がこれによつて大き
く影響を受けて試料の電位分布に対応した二次電
子信号を得ることが不可能であつた。
に構成されているので、測定試料の表面が誘電体
で被われていると、電子ビームによる帯電現象が
容易に起こり、二次電子信号がこれによつて大き
く影響を受けて試料の電位分布に対応した二次電
子信号を得ることが不可能であつた。
この発明は上記の様な従来のものの欠点を除去
するためになされたもので、電子銃のかわりに、
イオン銃を用いることにより、表面が誘電体で被
われている試料でも、その電位分布の測定が可能
な走査形ストロボイオン顕微鏡を提供することを
目的としている。
するためになされたもので、電子銃のかわりに、
イオン銃を用いることにより、表面が誘電体で被
われている試料でも、その電位分布の測定が可能
な走査形ストロボイオン顕微鏡を提供することを
目的としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第２図において、２１はイオンビームを発生
するイオン銃、２０はイオンビームをパルス状に
するビームパルス化手段で、該パルス化手段２０
において２２は偏向系、２３はアパーチヤであ
る。２４はイオンレンズ系、２５はパルスイオン
ビーム走査系、２６は半導体試料、２７は半導体
試料２６からの二次電子を検出する二次電子検出
器、２８は上記試料２６の電位分布を表示する二
次電子信号表示装置である。３１は試料２６を駆
動するための駆動用信号を発生する駆動用電源、
２９は試料駆動タイミング並びにパルスイオンビ
ーム発生タイミングの同期をとるための同期用信
号源、３０はパルスイオンビームと試料駆動信号
との時間位相を調整するための移相器である。
る。第２図において、２１はイオンビームを発生
するイオン銃、２０はイオンビームをパルス状に
するビームパルス化手段で、該パルス化手段２０
において２２は偏向系、２３はアパーチヤであ
る。２４はイオンレンズ系、２５はパルスイオン
ビーム走査系、２６は半導体試料、２７は半導体
試料２６からの二次電子を検出する二次電子検出
器、２８は上記試料２６の電位分布を表示する二
次電子信号表示装置である。３１は試料２６を駆
動するための駆動用信号を発生する駆動用電源、
２９は試料駆動タイミング並びにパルスイオンビ
ーム発生タイミングの同期をとるための同期用信
号源、３０はパルスイオンビームと試料駆動信号
との時間位相を調整するための移相器である。
次に動作について説明する。
イオン銃２１で発生したイオンビームは偏向板
２２とアパーチヤ２３によつてパルスイオンビー
ムとなり、イオンレンズ系２４、走査系２５を通
つて試料２６に照射される。
２２とアパーチヤ２３によつてパルスイオンビー
ムとなり、イオンレンズ系２４、走査系２５を通
つて試料２６に照射される。
このストロボイオン顕微鏡のイオン銃２１とし
て、例えば加速エネルギー100Kev程度のGaイオ
ンビームを用いるとする。また、試料２６表面が
例えばSiO2で被われているとする。次に例えば
イオンビーム電流として10-11Ａ、ビーム走査面
積を１mm2とすると、イオンビームをパルス化せず
連続照射した場合、１秒間に約６×109個／cm2の
GaイオンがSiO2表面に注入されることになる。
これに対し、パルスビームの場合はデユーテイ比
（Ｒ＜１）分だけイオン注入量はさらに少なくな
る。
て、例えば加速エネルギー100Kev程度のGaイオ
ンビームを用いるとする。また、試料２６表面が
例えばSiO2で被われているとする。次に例えば
イオンビーム電流として10-11Ａ、ビーム走査面
積を１mm2とすると、イオンビームをパルス化せず
連続照射した場合、１秒間に約６×109個／cm2の
GaイオンがSiO2表面に注入されることになる。
これに対し、パルスビームの場合はデユーテイ比
（Ｒ＜１）分だけイオン注入量はさらに少なくな
る。
以下の議論では簡単のため連続照射の場合、即
ち最悪のビーム照射の場合を考える。試料を構成
する原子の間隔は約２オングストローム程度であ
るので、試料表面には2.5×1015個／cm2の原子が
存在することになる。ここに先程のGaイオンが
６×109個／cm2注入されるのだが、これにより、
１秒間に約40万個に１個の割合でGaイオンが試
料表面に注入されることになる。
ち最悪のビーム照射の場合を考える。試料を構成
する原子の間隔は約２オングストローム程度であ
るので、試料表面には2.5×1015個／cm2の原子が
存在することになる。ここに先程のGaイオンが
６×109個／cm2注入されるのだが、これにより、
１秒間に約40万個に１個の割合でGaイオンが試
料表面に注入されることになる。
このような条件のもとでは仮に測定時間を1000
秒間としても試料表面には400個に１個のGaイオ
ンしか蓄積されない。この程度のGaイオン注入
では試料表面にGaの導電層を形成することはで
きないが、試料表面には注入イオンによる結晶の
乱れが生じる。またイオンビーム照射中には、注
入イオンと試料原子との衝突によつて試料のエネ
ルギーバンドの充満帯から伝導帯へ電子が励起さ
れ導伝性が生じる。このため試料表面の絶縁抵抗
は108オーム程度には低下することになる。この
程度の絶縁抵抗ならば、例えば一方が0Vで他方
が5Vになつている配線が隣り合つていても配線
間に流れるリーク電流は５×10-8Ａ程度にしかな
らない。LSIの内部では一般にだいたい10-6〜
10-3Ａ程度の信号電流が流れているので、５×
10-8Ａ程度のリーク電流では高々1/100程度の信
号の減少にしかならず、LSIの誤動作は生じな
い。また配線間の寄生容量は高々10-13フアラド
程度であるから時定数は10-5秒となり、チヤージ
アツプは殆ど生じないものである。これらの効果
によつて試料２６表面が誘電体で被われていて
も、その最表面層は電気伝導に寄与し、イオンビ
ーム照射による帯電現象は大幅に緩和される。従
つてイオンビーム照射で発生する二次電子量は、
帯電現象の影響を受けず、試料の電位分布に対応
した信号が検出できる。もちろんパルスイオンビ
ームと試料２６は同一の信号源２９によつて駆動
されるため、同期がとれており、移相器３０を調
整することで、試料２６が同期信号内の一定時間
位相の時にパルスイオンビームが試料２６上に到
達する。このため、二次電子信号は検出器２７で
直流的にとり出され、その結果表示装置２８には
試料の特定位相における電位分布に対応した二次
電子像が表示される。また従来のストロボ電子顕
微鏡と同様に試料上の任意の点の電圧波形を得る
ことも可能である。
秒間としても試料表面には400個に１個のGaイオ
ンしか蓄積されない。この程度のGaイオン注入
では試料表面にGaの導電層を形成することはで
きないが、試料表面には注入イオンによる結晶の
乱れが生じる。またイオンビーム照射中には、注
入イオンと試料原子との衝突によつて試料のエネ
ルギーバンドの充満帯から伝導帯へ電子が励起さ
れ導伝性が生じる。このため試料表面の絶縁抵抗
は108オーム程度には低下することになる。この
程度の絶縁抵抗ならば、例えば一方が0Vで他方
が5Vになつている配線が隣り合つていても配線
間に流れるリーク電流は５×10-8Ａ程度にしかな
らない。LSIの内部では一般にだいたい10-6〜
10-3Ａ程度の信号電流が流れているので、５×
10-8Ａ程度のリーク電流では高々1/100程度の信
号の減少にしかならず、LSIの誤動作は生じな
い。また配線間の寄生容量は高々10-13フアラド
程度であるから時定数は10-5秒となり、チヤージ
アツプは殆ど生じないものである。これらの効果
によつて試料２６表面が誘電体で被われていて
も、その最表面層は電気伝導に寄与し、イオンビ
ーム照射による帯電現象は大幅に緩和される。従
つてイオンビーム照射で発生する二次電子量は、
帯電現象の影響を受けず、試料の電位分布に対応
した信号が検出できる。もちろんパルスイオンビ
ームと試料２６は同一の信号源２９によつて駆動
されるため、同期がとれており、移相器３０を調
整することで、試料２６が同期信号内の一定時間
位相の時にパルスイオンビームが試料２６上に到
達する。このため、二次電子信号は検出器２７で
直流的にとり出され、その結果表示装置２８には
試料の特定位相における電位分布に対応した二次
電子像が表示される。また従来のストロボ電子顕
微鏡と同様に試料上の任意の点の電圧波形を得る
ことも可能である。
以上のように、この発明に係る走査形ストロボ
イオン顕微鏡によれば、電子ビームに代えてイオ
ンビームを照射するようにしたので、半導体試料
表面が誘電体で被われていても、帯電現象の影響
を受けずに、試料の電位分布に対応した二次電子
信号を得ることができる。
イオン顕微鏡によれば、電子ビームに代えてイオ
ンビームを照射するようにしたので、半導体試料
表面が誘電体で被われていても、帯電現象の影響
を受けずに、試料の電位分布に対応した二次電子
信号を得ることができる。
第１図は従来の走査形ストロボ電子顕微鏡を示
す図、第２図はこの発明の一実施例による走査形
ストロボイオン顕微鏡を示す図である。 ２１……イオン銃、２０……ビームパルス化手
段、２２……偏向系、２３……アパーチヤ、２６
……半導体試料、２７……二次電子検出器、２８
……二次電子信号表示装置、２９……同期用信号
源、３０……移相器、３１……駆動用電源。
す図、第２図はこの発明の一実施例による走査形
ストロボイオン顕微鏡を示す図である。 ２１……イオン銃、２０……ビームパルス化手
段、２２……偏向系、２３……アパーチヤ、２６
……半導体試料、２７……二次電子検出器、２８
……二次電子信号表示装置、２９……同期用信号
源、３０……移相器、３１……駆動用電源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体試料に照射すべきイオンビームを発生
するイオン銃と、上記イオンビームをパルス化す
るビームパルス化手段と、上記半導体試料に印加
すべき駆動用信号を発生する駆動用電源と、上記
パルスイオンビームの発生タイミングと上記半導
体試料の駆動タイミングの同期をとるための同期
信号を発生する同期用信号源と、パルスイオンビ
ームが上記半導体試料に照射されたとき該試料か
ら発生する二次電子を検出する二次電子検出器
と、該検出器の出力を受け上記試料の電位分布を
表示する二次電子信号表示装置とを備えたことを
特徴とする走査形ストロボイオン顕微鏡。 ２ 上記イオン銃が金属イオンのビームを発生す
るものであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の走査形ストロボイオン顕微鏡。 ３ 上記パルスイオンビームと試料駆動用信号と
の位相差が移相器により調整可能であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の走査形スト
ロボイオン顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58138517A JPS6028151A (ja) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | 走査形ストロボイオン顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58138517A JPS6028151A (ja) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | 走査形ストロボイオン顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6028151A JPS6028151A (ja) | 1985-02-13 |
| JPH0237658B2 true JPH0237658B2 (ja) | 1990-08-27 |
Family
ID=15223994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58138517A Granted JPS6028151A (ja) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | 走査形ストロボイオン顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6028151A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6272123A (ja) * | 1985-09-25 | 1987-04-02 | Mitsubishi Electric Corp | パタ−ン欠陥検査修正方法 |
| JPS63116443A (ja) * | 1986-11-05 | 1988-05-20 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Ｆｉｂテスタ |
-
1983
- 1983-07-27 JP JP58138517A patent/JPS6028151A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6028151A (ja) | 1985-02-13 |
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